Die Rolle der erneuerbaren Energien bei der Umgestaltung des Energiesystems, insb. beim Netzumbau

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1 Die Rolle der erneuerbaren Energien bei der Umgestaltung des Energiesystems, insb. beim Netzumbau Beitrag zum Workshop zur Reform des EEG Dr. Matthias Müller-Mienack Technischer Leiter Berlin, 17. Dezember 2013

2 GridLab - Konzerninstitut der Elia-Gruppe Dispatcher- Trainings Studien Seminare 2

3 Die Energiewende heute und morgen 3

4 Stromversorgungsbezogene Zielstellung des Energiekonzeptes 2020 der Bundesregierung Anteil Erneuerbarer Einspeisung 35 % 50 % 65 % 80 % Senkung des Stromverbrauchs (* i.vgl. zu 2008) -10 % * -25 % *

5 Status quo: Installierte EE vs. Spitzenlast in Deutschland 11 Geothermie (nur 12 MW max.) Laufwasser Biomasse Wind offshore (nur 280 MW max.) Wind onshore Photovoltaik Elektrische Spitzenlast (-) Installierte EE-Leistung erreicht Größenordnung der Spitzenlast in DE [GW] , ,012 Die ENTSO-E-Datenbasis weist etwa 10 GW weniger aus als die BNetzA-Datenbasis (z.b. für 2011: 86 GW) Quelle: GridLab; BMU, Erneuerbare Energien 2013, Februar 2013, UCTE/ENTSO-E System Adequacy Retrospect -Reports;

6 Ausblick: Inst. Erneuerbare in Deutschland Gemäß deutschem Netzentwicklungsplan 2023/33 (Leitszenario) EE gesamt: 140 GW (i. Vgl. zu 93 GW konv. KW-Leistung) [GW] EE gesamt: 173 GW (i. Vgl. zu 87 GW konv. KW-Leistung) Installierte Erneuerbare übersteigen deutlich die Spitzenlast, verbleibende konv. KW-Leistung etwa in Höhe der Spitzenlast Sonstige EE Laufwasser (ohne PSW) Biomasse Wind offshore Wind onshore Photovoltaik Elektrische Spitzenlast (-) Quelle: GridLab; Daten: 4 deutsche TSOs, deutscher Netzentwicklungsplan (offizieller 2. Entwurf, Juli 2013) 6

7 Geografische Lage der Erneuerbaren Quelle: 50Hertz, Amprion, Tennet, Transnet BW, Google Earth 7

8 Engpassmanagement gemäß EnWG Am Beispiel einer unerwarteten Windfront Quelle: 50Hertz 13(1) EnWG 11 EEG / 13(2) EnWG Netzbezogen Marktbezogen Lastmanagement Durch netzbezogene Maßnahmen wird die Leitungsauslastung regional optimiert und der Strom in ggf. günstigere Bahnen gelenkt. Beispiel Redispatch-Maßnahmen: Hier wird nach Absprache mit den Kraftwerksbetreibern die Leistung auf der einen Seite einer Leitung reduziert und auf der anderen erhöht. Dies entlastet stark beanspruchte Leitungen. Nach Drosselung konventioneller Kraftwerke, wird bei einer lokalen Anpassung in bestimmten Gebieten auch die Stromeinspeisung aus EEG-Anlagen gedrosselt. Als Ultima Ratio muss eine globale Anpassung der Stromeinspeisung erfolgen, bei der EEG-Anlagen in der gesamten Regelzone gedrosselt werden. *Maßnahmen nach 13(1) EnWG können auch parallel durchgeführt werden. 8

9 Zunehmende EE-Abschalterfordernisse Gesamtdeutsche Ausfallarbeit nach EEG GWh Knapp 1 des deutschen Stromverbrauchs 127 GWh Quelle: GridLab; Daten: Monitoringbericht 2012, Bundesnetzagentur und Bundeskartellamt 9

10 Netzausbau unabdingbar! 22 Mrd. bis Mrd. bis ,4 Mrd. bis

11 Status quo: EE-Einspeisung vs. Stromverbrauch in Deutschland Geothermie (nur 0,03 TWh max.) Laufwasser Biomasse Wind offshore (nur 0,68 TWh max.) Wind onshore Photovoltaik Bruttostromverbrauch (-) [TWh] Quelle: GridLab; BMU, Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2012, Februar

12 Ausblick: Erneuerbare Einspeisung Beitrag Ostdeutschlands zur deutschen Energiewende Ostdeutschland als eine tragende Säule der Energiewende in DE 34 % (28,6 TWh) 35 % 77 % (65,1 TWh) 50 % 97 % (82,2 TWh) 65 % Anteil Erneuerbarer Einspeisung in Deutschland (gemäß dt. Energiekonzept 2020) EE-Einspeisung i. Vgl. zum Stromverbrauch in Ostdeutschland (Status quo, NEP 2023/33) 12

13 Ausblick: Preis an der Strombörse versus Strompreis beim Endkunden , , ,0 3, Endkundenpreis ( retail price ) Börsenpreis ( wholesale price ) Quelle: GridLab, data: BCG-Trendstudie

14 Resultierende Herausforderungen im Netzbetrieb 14

15 Überblick Systemdienstleistungserfordernisse Regelzone XY Regelleistung & Gradientenbewältigung eher globales Erfordernis Engpassmanagement/ Redispatch Schwarzstart/ Netzwiederaufbau eher lokale Erfordernisse (kaum transportabel ) Blindleistung/ Spannungshaltung Kurzschlussleistung/ Frequenzstabilität 15

16 Beispiel: Herausforderung Regelleistung Regelzone XY Regelleistung & Gradientenbewältigung eher globales Erfordernis Engpassmanagement/ Redispatch Schwarzstart/ Netzwiederaufbau eher lokale Erfordernisse (kaum transportabel ) Blindleistung/ Spannungshaltung Kurzschlussleistung/ Netzstabilität 16

17 Status quo: Windfront Ende Januar 2013 Quelle: GridLab; Daten:

18 Einsatz der Sekundärregelleistung Nahezu volle Aktivierung durch die Sturmfront vom [MW] DE-weit gesichert: ca. ± MW. Regelzone 50Hertz: ca. ± 500 MW Quelle: GridLab, Daten: 18

19 Status quo: PV-Einspeisung 5. Juni 2013 Quelle: GridLab; Daten:

20 Regelleistung für unerwartete Wetterlagen MW PV-Defizit i.vgl. zum Vortagsfahrplan am 3. April Hertz Forecast DE D-1 Quelle: Coreso 20

21 Einspeisegradienten durch deutsche EE Heute versus morgen (basierend auf Netzentwicklungsplan 2023/33) [GW] Max. Viertelstundengradienten 15,7 Max. Stundengradienten 13,7 5,8 3,6 4,6 1,7-2,1-6,1-4,4-5, , ,1 Quelle: 50Hertz 21

22 Flexibilität heute überwiegend noch durch konventionelle Kraftwerke abgesichert Kraftwerkstyp Regelbereich (oberhalb der technischen Mindestleistung) Leistungsgradient (Durchschnittswerte über 10-Minuten- Intervall) [% der Nennleistung] Braunkohle-KW Steinkohle-KW Atom-KW GuD-KW [% der Nennleistung pro Minute] Gasturbinen-KW PSW im Turbinenbetrieb Quelle: 50Hertz 22

23 Entwicklung Regelleistungsbedarf Prognose der Universität Leipzig im Abgleich mit dem NEP für 2023 Zusätzliche negative Regelleistung (- 3 GW zusätzlich zum Wert 2012 (ca. - 5,1 GW)) Zusätzliche positive Regelleistung (+ 5 GW zusätzlich zum Wert 2012 (ca GW)) [GW] [GW] 2023: : - 3 Anstieg installierter Windleistung [GW] Anstieg installierter Windleistung [GW] Quelle: Inka Ziegenhagen, Lehrstuhl Prof. Bruckner, Universität Leipzig, 2013; ergänzt durch GridLab 23

24 Auswirkungen auf den konv. KW-Park Durch Atomausstieg, sinkende Peak-Preise und Preis-Spreads, Aktuell sind für 28 Gas- und Kohle-KW bzw. 7GW zeitnahe Stilllegungen beantragtt Quelle: BDEW 24

25 Mehr Flexibilität durch die neue Abschaltverordnung des EnWG Neben Regelleistungsunterstützung auch für Ausgleich der Systembalance und Stabilisierung der Strompreise anwendbar Monatliche Auktion von bis zu 3000 MW Mindestens 50 MW pro Anbieter Innerhalb einer Sekunde frequenzgesteuert (sofort abschaltbare Lasten) Oder innerhalb 15 Minuten durch ÜNB (schnell abschaltbare Lasten) Mindestens jeweils 15 Minuten bis zu einer Stunde pro Tag Oder mindestens vier Stunden am Stück pro Tag aller 7 Tage Oder mindestens acht Stunden am Stück aller 14 Tage.. 25

26 Neuer ENTSO-E Network-Code on Electricity Balancing, öffentliche Konsultation Der Network-Code soll [u.a.] den Wettbewerb im Balancing-Markt fördern; den Austausch von Balancing-Services und gemeinsame Nutzung der Reserveleistung fördern; die Teilnahme von Lastmanagement und Stromspeichern ermöglichen; die Teilnahme von Erneuerbaren Energien ermöglichen.. 26

27 Neue Regelleistungsanbieter: Batterien Für den Primärregelleistungsmarkt präqualifiziert Quelle: YOUNICOS 27

28 Theoretisches P2H-Potenzial in der 50Hertz-Regelzone bei max. 11,8 Gwel Mindestlast knapp 2 GW (also Potenzial für Regelleistung und Redispatch) Quelle: Uni Leipzig/Prof. Bruckner für 50Hertz 50Hertz Transnet BW 28

29 Erste Windparks heute in Redispatch- Anwendung Morgen auch für Regelleistung? Eingabemaske in der 50Hertz-Leitwarte für direkte Sollwertänderung der Wirkleistungseinspeisung des WP Bertikow u.a. für Cross-Border-Redispatch-Zwecke auf Interkonnektor Vierraden-Krajnik 29

30 Einstweilen aber erste Kapazitätsmechanismen durch Reservekraftwerks-Verordnung ÜNB ÜNB ÜNB Nach Genehmigung durch BNetzA Vertragliche Sicherung von systemsicherheitsrelevanten Kraftwerken Schritt 1 Ausscheibung notwendiger neuer Kraftwerke Schritt 2 Errichtung eigener Kraftwerke, wenn Schritt 1 und 2 nicht erfolgreich Schritt 3 Diese Kraftwerke dürfen nicht mehr am Strommarkt teilnehmen Bestands- KW des Betreibersrs Neues KW durch KW- Betreiber Neues KW durch ÜNB 30

31 Ziel: Aufrechterhaltung der Systemstabilität entlang des Dekarbonisierungspfades Erhebliche Redispatch- Erfordernisse wegen Leitungsüberlastungen und Blindleistungserfordernisse wegen Spannungsband- Verletzungen Bsp.: Modellierung Winterwochenende 2015 mit Starkwind bei mittlerer Last Quelle: GridLab 31

32 Einige Anregungen / Fazit SICHERUNG DER SYSTEMSTABILITÄT Verpflichtung zur Übermittlung von aktuellen Einspeisedaten an den ÜNB Netzeingriffe in Echtzeit ermöglichen Einrichtung eines zentralen Anlagenregisters für alle Erzeugungsanlagen Beibehaltung der Entschädigung für netzbedingte Abschaltung Abschaffung des physikalischen Wälzungsmechanismus (HoBa) Netzausbau forcieren MINIMIERUNG DER SYSTEMINTEGRATIONSKOSTEN Wirksame Sanktionierung nicht ausgeglichener Bilanzkreise Systemdienstleistungen durch EE ermöglichen Streichung des nicht mehr relevanten Einspeisevorrangs für EE-Anlagen Vereinfachung der Abwicklungsprozesse Weniger Vergütungskategorien STÄRKERE MARKTORIENTIERUNG Ausschreibungsverfahren zur Festlegung der Höhe der Einspeisevergütung Keine regionalisierte Förderung bei Festpreisvergütung WEITERE OPTIONEN DER KOSTENSENKUNG Verhinderung von Fehlsteuerungen von Eigenerzeugung Vermarktung der Grünstromeigenschaft KOSTENTRANSPARENZ Entfall vermiedener Netzentgelte für volatile EE-Anlagen EEG bedingte Kosten in der EEG-Umlage berücksichtigen Deutschlandweite Wälzung der Integrationskosten von EE-Anlagen 32

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! GridLab GmbH Hubertstr Cottbus T +49 (355) F +49 (355) W info@gridlab.de 33