Smart Grid Nutzer Treiber für die Energiewende

Smart Grid Nutzer Treiber für die Energiewende Annegret-Cl. Agricola, Tilia GmbH Berlin, 29. Juni 2016 Abschlussveranstaltung zum Vorhaben: InnoSmart Partizipative Gestaltung von verbrauchernahen Innovationen für Smart Grids

Agenda I. Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess II. Smart Grids Ausgleichsfunktion im Stromsystem III. Smart Grids gestalten Partizipation ermöglichen IV. Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt von morgen entwickeln? V. Fazit und Ausblick Folie 2

Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess Der deutsche Stromversorgungsmix 2015. Installierte Stromerzeugungsleistung aus erneuerbaren Energien in 2015: Wind onshore: 41,5 GW Wind offshore: 3,3 GW Photovoltaik: 39,7 GW Biomasse: 7 GW Wasserkraft: 5,6 GW Sonstige: 1,9 GW Summe: ~ 99 GW Folie 3

Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess Prognose: Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien Quelle: Entwurf Szenariorahmen NEP Strom 2025 nach dena, 2015 Kontinuierliche Zunahme der installierten Leistung fluktuierender EE erwartet: ca. 126 GW in 2025 und ca. 161 GW in 2035 Folie 4

Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess Umbau des Stromsystems in Deutschland vielzählige Handlungsfelder: Markt- und Systemintegration erneuerbare Energien vorantreiben Weiterentwicklung des Strommarktdesigns für ein Stromsystem mit wachsendem Anteil fixkostenbasierter und fluktuierender Erzeugung Gewährleistung Versorgungssicherheit und (zukünftige) Deckung des Flexibilitätsbedarfs Um- und Ausbau der Stromnetze auf allen Spannungsebenen Marktgetriebener Ausbau der Energiespeicherkapazitäten Systemdienstleistungen: Einsatz neuer Technologien und Weiterentwicklung von Marktregeln Dezentralität: Eintritt neuer Marktakteure, Zusammenarbeit der Marktakteure Folie 5

Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess Wachsender Flexibilitätsbedarf im Stromsystem. Transformation der Stromversorgung in Deutschland: Historisch: volatiler Stromverbrauch Volatilität der Stromerzeugung steigt erheblich und kontinuierlich mit dem Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien Stromeinspeisung und Stromnachfrage fallen in zunehmender Größenordnung zeitlich und räumlich auseinander Flexibilisierung des Stromsystems zum Ausgleich von Last und Erzeugung zur Deckung des Flexibilitätsbedarfs der Stromnetze Flexibilitätsbedarfs im Strommarkt Folie 6

Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess Blick in die Zukunft: Sonnenfinsternis am 20. März 2015 Quelle: 50 Hertz Transmission Folie 7

Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess Vielfältige Flexibilitätsoptionen Merit Order gesucht. Ausbau der Stromnetze Flexibilisierung des konventionellen Kraftwerksparks Energie-/Stromspeicher Erbringung von Systemdienstleistungen (z.b. Regelleistung) durch erneuerbare Energien Einspeisemanagement erneuerbarer Energien Power to X-Lösungen (Power to Heat, Power to Gas etc.) Flexibilisierung der Stromnachfrage durch Lastmanagement (Demand Side Management, Demand Response) Effekte des Lastmanagements: Verschiebung des Tagesverlaufs der Stromnachfrage Reduktion der Residuallast und Glättung der Residuallastkurve Folie 8

Transformation des Stromsystems ein laufender Prozess Bedingt der Transformationsprozess einen Wandel der Rolle der Nutzer im Stromsystem? Die Stromnutzer sind und waren keine homogene Gruppe im Stromsystem: Private Verbraucher (Haushalte) Kleingewerbe und Dienstleistungsbereich Großverbraucher (Industrie, Gewerbe, Dienstleistungssektor) Neue Rollen in der Energiewende: Nutzer von Energieeffizienzpotenzialen Anbieter von Lastflexibilität Investoren und Betreiber dezentraler Stromerzeuger (PV, Wind, BHKWs) Investoren und Betreiber von Energiespeichern Treiber: ökonomische Anreize, Beitrag für die Energiewende, Wunsch nach Autarkie Folie 9

Smart Grids Ausgleichsfunktion im Stromsystem Definition Smart Grid Smart Grid als intelligentes Stromnetz Strom- und datentechnische Vernetzung einer Vielzahl von Stromerzeugern (dezentral/zentral, EE, KWK und weitere), Stromverbrauchern und Stromspeichern Zeitliche Ausbalancierung von Verbrauch und Erzeugung innerhalb eines räumlich definierten Bereichs Von zentraler Bedeutung: Einsatz von Informationsund Kommunikationstechnik In Klärung begriffen: Definition der Spielregeln im Smart Grid Quelle: ABB Folie 11

Smart Grids Ausgleichsfunktion im Stromsystem Der Nutzen von Smart Grids. Enabler für das Zusammenspiel vielzähliger Komponenten im Stromsystem. (daten-)technische Grundlage für die weitere Optimierung des Stromsystems. Grundlage für die Erbringung von Systemdienstleistungen aus erneuerbaren Energien und anderen dezentralen Systemkomponenten (Speicher, BHKW ). Erleichterung / Vereinfachung / Optimierung für die Platzierung IT-gestützter Energiedienstleistungsangebote für Verbraucher. zukünftig auch im Kontext der Sektorkopplung und der damit verbundenen Notwendigkeit der ganzheitlichen Systemoptimierung Folie 12

Smart Grids Ausgleichsfunktion im Stromsystem Der Begriff der Netzdienlichkeit Ein Netznutzer (Erzeuger, Speicher oder Verbraucher) ist netzdienlich, wenn er ein über die Netzverträglichkeit hinausgehendes Verhalten im Stromnetz zeigt, das aktiv zur Stabilisierung und zum reibungslosen Betrieb beiträgt. Quelle: Sterner, M.;Eckert, F; Thema, M.;Bauer, F.(2015): Der positive Beitrag dezentraler Batteriespeicher für eine stabile Stromversorgung Ein viel verwendeter Begriff, der bislang nur vage definiert ist Zu hinterfragen: wer sollte hier wem dienen? Zu diskutieren (Thesen): Das Stromsystem (als Ganzes) dient der Befriedigung des Bedürfnisses nach stromverbrauchsbasierten Dienstleistungen Die Stromnetze sind die Lebensadern des Stromsystems: ihre Stabilität ist durch entsprechendes Netznutzungsverhalten zu unterstützen Folie 13

Smart Grids gestalten Partizipation ermöglichen Partizipation im Smart Grid Wie können Verbraucher der verschiedenen Verbrauchssektoren aktiv im Smart Grid partizipieren? Als Endverbraucher: Private Verbraucher Gewerbliche Kleinverbraucher Industrielle Großverbraucher Als Betreiber dezentraler Erzeugeranlagen Als Betreiber dezentraler Stromspeicher Als Nachfrager von Energiedienstleistungen Folie 15

Smart Grids gestalten Partizipation ermöglichen Steigerung der Energieeffizienz als Partizipation im Smart Grid? Energieeffizienz bedeutet Verhaltensänderung: Vermeidung unnötigen Energieverbrauchs Erschließung wirtschaftlicher Energieeffizienzpotenziale Kauf- und Investitionsverhalten Nutzungsverhalten Motivation zum energieeffizienten Verhalten: Verhaltensänderungen erfordern ein Aufbrechen eines in der Regel langjährig eingeübten Verhaltens Anreize und Erfolgserfahrungen notwendig, um Verhaltensänderung zu bewirken Herausforderungen: Aufklärung/Information sowie dauerhafte Anreize zur effizienten Energienutzung Mitwirkung im Smart Grid als Motivationsfaktor für Energieeffizienz? Folie 16

Stromverbrauch Smart Grids gestalten Partizipation ermöglichen Lastmanagement als Partizipation im Smart Grid Demand Side Management (DSM) Demand Response (DR) Alternative Bezeichnungen Definition: Zeitliche Verlagerung der Stromnachfrage Effekte des Demand Side Managements: Verschiebung des Tageslastverlaufs und Glättung der Residuallastkurve Reduktion der Jahreshöchstlast Lastmanagement als Beitrag zur Flexibilisierung des Energiesystems Zeit Folie 17

Smart Grids gestalten Partizipation ermöglichen Hinweis: Lastmanagement kann, aber muss nicht netzdienlich sein! Lastmanagement: Zeitliche Verschiebung der Stromnachfrage Orientiert sich an externen Signalen Strommarkt (Preise) Stromnetz Vergütung für Netzdienstleistungen Vermarktung der Einzellasten durch Bündelung durch professionelle Lastenaggregatoren Folie 18

Stromnetz Smart Grids Ausgleichsfunktion im Stromsystem Marktfelder für flexible Stromlasten. Netzengpassmanagement Bilanzkreismanagement Lastmanagementpotenziale als Beitrag zum Redispatch verfügbar machen Regelleistungsmärkte Nutzung von Lastmanagementpotenzialen zur Reduktion von Ausgleichsenergiekosten Spotmarkt Strommarkt Erbringung von Sekundär- und Tertiär-Regelleistung durch flexible Stromlasten Integration erneuerbarer Energien und Optimierung Stromeinkauf durch Lastflexibilisierung Folie 19

Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt entwickeln? Lastmanagement in der Praxis Private Haushalte Generell: geringe Größe der Einzellasten (in der Regel wenige kw pro Haushalt verschiebbar), hohe Gleichzeitigkeit der Stromnutzung Aber: über die Summe der ca. 40 Mio. privaten Haushalte ergibt sich ein räumlich stark gestreutes, erhebliches Lastverlagerungspotenzial Bereitschaft zur aktiven Lastverlagerung erfordert eine Motivation: was ist der persönliche Nutzen der Lastverlagerung? Einschätzungen und Herausforderungen: Nur geringer individueller monetärer Nutzen generierbar Beitrag zur Flexibilität im Strommarkt Verschärfung von Netzengpässen sind zu vermeiden (z.b. durch Erhöhung der Stromnachfrage im Starkwind / Starklast-Fall ) Folie 21

Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt entwickeln? Lastmanagement in der Praxis Große Stromverbraucher aus Industrie und Gewerbe Generell: Verschiebbare Stromlasten insbesondere im produktionsnahen Bereich relevant, in einigen Fällen sind auch die Produktionsprozesse zeitlich verlagerbar (z.b. Elektrolyseprozesse, Mahlprozesse) Voraussetzungen: ausreichende Größenordnung der verschiebbaren Stromlasten an einem Betriebsstandort Vorteil: Einbindung des überbetrieblichen Lastmanagements in ein betriebliches Energiemanagementsystem (Stichwort: ISO 50 001) Motivation: Optimierung (Minimierung) der Energiekosten Einschätzungen und Herausforderungen: Optimierung Energiekosten durch optimierte Nutzung aller Marktfelder für Lastmanagement Beitrag zur Flexibilität im Strommarkt und im Stromnetz möglich Verschärfung von Netzengpässen sind zu vermeiden Folie 22

Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt entwickeln? Lastmanagement erwartete Zukunftsentwicklung? Große Stromverbraucher aus Industrie und Gewerbe Grundsätzlich sind bei industriellen/gewerblichen Großverbrauchern erhebliche Lastverlagerungspotenziale erschließbar Die Erschließung dieser Lastverlagerungspotenziale erfolgt durch die Unternehmen selbständig oder unter Einbindung spezialisierter Energiedienstleister (Lastenaggregatoren, Stromvertriebe) These 1: Der Anbietermarkt beginnt sich zu entwickeln These 2: Die potenzieller Nachfrager sind noch nicht ausreichend über die Mitwirkung im Smart Grid informiert These 3: Heute ist ausreichend Flexibilität im Markt vorhanden Folie 23

Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt entwickeln? Wechselwirkungen zwischen Energieeffizienz und Flexibilität bei stromverbrauchenden Prozessen Das Smart Grid als eine zentrale Funktionseinheit im nachhaltigem Stromsystem: Flexibilität des Gesamtsystems erhöhen Erschließung von Energieeffizienzpotenzialen unterstützen Wechselwirkungen zwischen Energieeffizienz und Flexibilität sind zu beachten und weiter zu erforschen: Ein erheblicher Anteil der heute identifizierbaren Lastverlagerungspotenziale beruht auf energetischen Ineffizienzen Die Erschließung dieser Energieeffizienzpotenziale senkt erschließbare nachfrageseitige Flexibilität Analysen notwendig, da eine verbesserte Energieeffizienz die Flexibilität von Prozessen in bestimmten Fällen auch erhöhen kann (z.b. bei Kälteprozessen) Folie 24

Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt entwickeln? Steigerung der Energieeffizienz im Smart Grid Private Haushalte Energieeffizienz im Smart Grid zielt auf die effiziente Stromnutzung Effiziente Stromnutzung: Kauf energieeffizienter Geräte/Anwendungen (weiße Ware, Beleuchtung, Unterhaltungselektronik, IT) und energieoptimiertes Nutzungsverhalten Der Smart Meter als Bindeglied zum Smart Grid führt allein noch nicht zur effizienten Stromnutzung, er ermöglicht jedoch die Verknüpfung mit IT-gestützten, individualisierten Energiedienstleistungs-Angeboten Diese EDL-Angebote können helfen, Stromfresser zu identifizieren und ein energieoptimiertes Nutzungsverhalten zu unterstützen Offene Fragen: Marktnachfrage nach entsprechenden EDL-Angeboten für private Haushalte und langfristige Wirksamkeit der Verhaltensänderung??? Folie 25

Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt entwickeln? Steigerung der Energieeffizienz im Smart Grid Große Stromverbraucher aus Industrie und Gewerbe Generell: Die Minimierung der Energiekosten als Treiber für die Steigerung der Energieeffizienz d.h. die Mitwirkung im Smart Grid treibt allein nicht die Motivation zur effizienten Energienutzung Aktuelle Entwicklung: der Energieeffizienzmarkt in diesem Kundensegment wandelt sich langsam vom reinen Anbietermarkt zu einem aktiven Nachfragermarkt vielfach wird Energieeffizienz jedoch nicht als aktives Handlungsfeld der Energiewende wahrgenommen Folie 26

Wie kann sich die nutzerintegrierte Energiewelt entwickeln? Stakeholder zur Unterstützung der Smart Grid Nutzer Industrie: Lösungsanbieter innovative Technologien für die Umsetzung der Energiewende (Anlagentechnik, IT-Systeme ) Energiewirtschaft (Versorger, Netzbetreiber): Marktplayer im Smart Grid Wertschöpfung durch Dienstleistung Notwendig Vermittler und Unterstützer: Aktive Informationsvermittlung und Hilfestellungen durch Energieagenturen, Berater, Branchenverbände Folie 27

Fazit und Ausblick (1) Smart Grids als innovative Lösungen für ein Stromsystem mit hoher Dezentralität und fluktuierender Erzeugung aus erneuerbarer Energien Der Ausbau fluktuierender erneuerbarer Energien führt zu wachsendem Flexibilitätsbedarf im Stromsystem Smart Grids unterstützen die Flexibilisierung des Stromsystems Das Stromsystem ermöglicht energiebasierte Dienstleistungen für die Nutzer es muss den Stromnutzern dienen Das Stromsystem als hochkomplexer Wirkzusammenhang Partizipation erfordert Auseinandersetzung mit einem komplexen System Partizipation im Smart Grid: Durch aktive nachfrageseitige Lastverlagerung Durch Unterstützung der Darbietung integrierter Energiedienstleistungen zur Erschließung von Energieeffizienzpotenzialen Folie 29

Fazit und Ausblick (2) Erschließung nachfrageseitiger Lastflexibilitäten erfolgt in Form betrieblicher Lernkurven : Testen und Erproben sind unerlässlich! Potenziale und Technologien für nachfrageseitige Lastflexibilitäten in Unternehmen vorhanden, Strommarktnachfrage nach Flexibilität aber aktuell gedeckt andere Situation in den Stromnetzen Deutliche Verstärkung von Aufklärung / Information für Stromverbraucher insbesondere in Industrie und Gewerbe Darbietung von Hilfestellungen (Best Practise Informationen, Musterverträge, Erlös-Beispielrechnungen etc.) Unterstützung der Darbietung integrierter Energiedienstleistungen zur Erschließung von Energieeffizienzpotenzialen und Lastflexibilitäten Haushalte als aktive Nutzer im Smart Grid? als Prosumer ja, als Verbraucher? Folie 30

Kontakt Tilia GmbH Inselstr. 31 04103 Leipzig Tel: 0341/20089850 Fax: 0341/20089877 www.tilia.info Rue du Cardinal Lemoine 45 75005 Paris EUREF-Campus, Haus 7-8 10829 Berlin Apothekerstraße 21 59755 Arnsberg Folie 31