Annegret-Cl. Agricola Einführung: Demand-Side-Management im Kontext energiepolitischer Rahmenbedingungen und Zielsetzungen. 07.12.2011, Berlin 1
Übersicht zum Inhalt. Energiepolitische Rahmenbedingungen. Grundlagen Demand-Side-Management: Rechtliche Rahmenbedingungen für DSM. Aktuelle Rahmenbedingungen für Demand-Side- Management in Deutschland. Heutige und zukünftige Märkte für Demand-Side- Management. Fazit. 2
Energiepolitische Rahmenbedingungen. EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 3
Auswahl energiepolitischer Ziele gemäß Energiekonzept der Bundesregierung. Reduktion des Stromverbrauchs um 10 % bis 2020 und um 25 % bis 2050 gegenüber 2008 Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch auf 18 % bis 2020 und auf 60 % bis 2050 Steigerung des Anteils der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch auf (mindestens) 35 % bis 2020 und auf 80 % bis 2050 Beschleunigung des Ausbaus der installierten Leistung der Offshore-Windenergie auf 25 GW bis 2030 Beschleunigter Ausbau der Netzinfrastruktur Elektrofahrzeuge in Deutschland: 1 Million bis 2020, 5 Millionen bis 2030 4
Hintergrund: Energiepaket des Bundes vom 30.06.2011. Strategische Grundausrichtung und der Ausbaupfad erneuerbare Energien gemäß Energiekonzepts 2010. Beschluss NABEG und Novellierung von EEG, EnWG und des Atomgesetzes (Auszug): Ausstieg aus der Kernenergienutzung bis Ende 2022 Bildquelle: BMWi 2011 Umsetzung des Dritten EU-Binnenmarktpakets Energie in nationales Recht Beschleunigung Netzausbau: Zentrale und bundeseinheitliche Prüfung und Planfeststellung für länderübergreifende Höchstspannungsleitungen durch BNetzA Maßnahmen zur Verbesserung der Markt- und Systemintegration für erneuerbare Energien 5
Einspeisung Energiewende Umgestaltung der Energieversorgung. Fokus Stromversorgung. Zielsetzung: Dekarbonisierung der Stromversorgung unter Optimierung der volkswirtschaftlichen Kosten Erfordernisse: Erschließung der Stromeffizienzpotenziale Veränderung der Erzeugungsstruktur Ausbau der erneuerbaren Energien Flexibilisierung des konventionellen Kraftwerksparks Zeit Netzausbau und Netzoptimierung Ausbau Energiespeicher Erschließung von Lastmanagementpotenzialen (Demand-Side-Management) 6
Installierte Leistung [GW] Erwartete Entwicklung der erneuerbarer Energien für die Stromversorgung in Deutschland. Leitsstudie 2010: Verdopplung der installierten Leistung von 2010 auf 2020. Wind und PV sind tragende Säulen. 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Quelle: BMU Leitszenario (2010). 2008 2009 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 EU-Stromverbund 0,0 0,0 0,0 0,0 0,6 3,6 6,6 15,0 21,0 Photovoltaik 6,0 9,8 18,3 38,4 51,8 57,4 63,0 65,0 65,0 Wind Onshore 23,9 25,7 27,5 33,7 35,8 36,8 37,8 39,9 40,0 Wind Offshore 0,1 0,2 3,0 10,0 17,5 25,0 36,5 39,3 Erdwärme 0,0 0,0 0,0 0,1 0,3 0,7 1,0 2,2 3,7 Biomasse 5,4 5,9 6,3 7,7 8,9 9,4 9,9 10,6 10,6 Wasserkraft 4,4 4,4 4,4 4,5 4,7 4,8 4,9 5,1 5,2 Summe 39,7 45,8 56,7 87,4 112,0 130,1 148,3 174,3 184,8 7
Umgestaltung der Stromversorgung: Herausforderungen (1). Versorgungssicherheit Deckung der Nachfrage zu jedem Zeitpunkt Gesicherte Leistung im Kraftwerkspark Gewährleistung der Netzstabilität Netzintegration erneuerbarer Energien Integration der EE-Erzeugungsleistung Transport der EE-Erzeugung in höhere Lastebenen Transport der EE-Erzeugung in die Lastschwerpunkte Europäischer Stromtransport 8
Umgestaltung der Stromversorgung: Herausforderungen (2). Flexibilisierung des Energiesystems Flexibilisierung des konventionellen Kraftwerksparks Flexibilisierung des Netzbetriebs und Smart Grids Ausbau Energiespeicher Nutzung wirtschaftlicher Lastverlagerungspotentiale Stromimport / -export (ökonomische Optimierung) Gesellschaftliche Akzeptanz für den erforderlichen Infrastrukturausbau Systemischer Ansatz: Optimierung des Gesamtenergiesystems in den Fokus nehmen 9
Nutzung der EE-Potenziale in Europa: Stromtransite durch die zentrale Lage Deutschlands in Europa. Langfristige Schwerpunkte des Ausbaus: Speicher Windenergie Sonnenenergie Resultierende Lastflüsse Quelle: DG Energy (2011) 10
Bildgröße 9,74 cm x 24,56 cm an den Hilfslinien ausrichten und weiße Linie in den Vordergrund bringen Grundlagen Demand-Side-Management. 11
Demand-Side-Management (DSM). Definition: DSM ist die zeitliche Steuerung der Stromnachfrage. Ziel: Glättung der Residuallastkurve Bereitstellung von Regelenergie (Netzstabilisierung) Glättung des Tageslastverlaufs (gleichmäßige Kraftwerksauslastung) Reduzierung der Jahreshöchstlast (geringere gesicherte Leistung nötig) Beitrag zur zeitlichen Entkoppelung von Erzeugung und Nachfrage Beitrag zur Flexibilisierung des Stromsystems / Reduktion des Energiespeicherbedarfs Demand-Side-Management soll zukünftig einen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien und damit zu einer sicheren, ökonomischen und ökologischen Energieversorgung leisten. 12
Formen des Demand-Side-Managements. Verschiebung des Verbrauchs zu Schwachlastzeiten Zeitliche Anpassung des Verbrauchs Reduzierung des Verbrauchs zu Spitzenlastzeiten Anreiz zur Leistungsbegrenzung Erhöhung des Verbrauchs zu Schwachlastzeiten Verbrauchserhöhung (kritisch!) Kurzfristige Änderung der Lastkurve kleine Änderungen zur Netzstabilisierung 13
Stromverbrauch in Deutschland. Industrie und Gewerbe haben den größten Anteil am Gesamtstromverbrauch und zudem die größten Einzellasten. Bildquelle: Martin Stötzer, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg 14
Technologien zur Lastverlagerung (Beispiele). Haushalte: Kühl- u. Gefriergeräte, elektrische Warmwasserbereitung, Waschmaschine, Wäschetrockner, Geschirrspüler, Elektromobilität Gebäude (Nicht-Wohngebäude / Wohngebäude): Wärmepumpen, Heizungspumpen, Klimatisierung/RLT-Systeme, Nachtspeicherheizungen Industrie (Einzelprozesse): Chloralkalielektrolyse, Zementherstellung, Schmelzflusselektrolyse (Aluminium), Stoffaufbereitung in der Papierindustrie, Elektrostahlproduktion Industrie & Gewerbe (Querschnittstechnologien): Druckluftsysteme, Prozesswärme, Klima/Kältesysteme, Beleuchtung, Informations- und Kommunikationstechnik Kommunale Einrichtungen: Zeitliche Verlagerung der Nutzung von Querschnittstechnologien, beispielsweise in Abwasserreinigungsanlagen, Schwimmbädern etc. Quelle: dena-netzstudie II, 2010. 15
Interessen der Marktteilnehmer beim Demand-Side-Management. Demand-Side-Management Stromnetz Demand-Side-Management Strommarkt Netzbetreiber Industrie Gewerbe / Haushalte Lieferanten Verbesserte Integration der erneuerbaren Energien Günstige Beschaffung und Einsatz von Regelleistung Gleichmäßige Auslastung der Stromnetze durch Vermeidung von Bezugsspitzen Erhöhung der Zuverlässigkeit Erlöse durch die Vermarktung von abschaltbaren Lasten / Regelleistung Kostenreduktion durch die Verringerung der max. individuellen Netzlast Kostenreduktion durch die Verringerung der max. Vertriebslast Bessere Koordinierung mit Eigenerzeugung Kosteneinsparungen Komfortgewinn Transparenz des Stromverbrauchs Optimierte Energiebeschaffung Vertriebsprodukte, die dem Bedarf besser entsprechen Poolung und Vermarktung von Regelleistung Gleichmäßigere Fahrweise konventioneller Erzeugung 16
Formen des Lastmanagements. Zentrales Lastmanagement Funktionsweise Zentrale Steuerung der Nachfrage via Rundsteueranlagen, Internet oder GSM Anwendungen Wärme-, Kälte- und Druckluftanwendungen Anwendungen mit Zwischenspeicher: Pumpen, Mühlen Perspektivisch: Elektrofahrzeuge Voraussetzungen Automatisierte Ansteuerung von Lasten Aggregation von Anlagen in Pools Lokales/betriebliches Lastmanagement Funktionsweise Individuelle Reaktion auf Preissignale Großflächige ungesteuerte Reaktion auf Preissignale Anwendungen Anpassung der individuellen Last zur Reduktion von Lastspitzen zur Reduktion der Kosten für bezogene Leistungen Vermeidung von Strombezug in Hochpreiszeiten Voraussetzungen Darstellung von Preissignalen auf Smart Metern und variable Tarife Registrierende Lastgangmessung 17
Bildgröße 9,74 cm x 24,56 cm an den Hilfslinien ausrichten und weiße Linie in den Vordergrund bringen Aktuelle Rahmenbedingungen für Demand-Side-Management in Deutschland. 18
Aktuelle Rahmenbedingungen für DSM. Netznutzungsentgelte für energieintensive Unternehmen Die Netznutzung gliedert sich bei RLM (registrierende Leistungsmessung, > 100.000 kwh p.a.) in die Preisbestandteile Leistungspreis und Arbeitspreis. Der Leistungspreis wird auf die maximal bezogene Leistung im Abrechnungszeitraum erhoben. Die maximal zu beziehende Leistung kann, überwiegend im Industriebereich, durch ein Lastmanagement reduziert werden. Standardlastprofil (SLP) für Haushalte und Gewerbe Derzeit (noch) Stromversorgung nach SLP durch Lieferanten bei Kunden ohne registrierende Leistungsmessung (auch bei Smart-Meter- Anwendung) Das SLP-Verfahren gibt keine Anreize die Nachfrage dem Stromangebot anzupassen. 19
Aktuelle rechtliche Rahmenbedingungen für DSM. Liberalisierung von Zählung und Messung für Stromund Gasversorgung Novelle des 21 b EnWG und Inkrafttreten der Messzugangsverordnung Einführung von Smart Meter gemäß 21c EnWG bei Neubauten und im Rahmen von größeren Renovierungen bei einem Jahresverbrauch größer als 6.000 kwh bei Betreibern von Neuanlagen nach dem EEG oder dem KWKG mit einer installierten Leistung von mehr als 7 KW Angebot lastvariabler Tarife gemäß 40 EnWG Energieversorgungsunternehmen sind verpflichtet den Verbrauchern seit dem 30.12.2010 last- oder tageszeitabhängige Tarif anzubieten. 20
Aktuelle rechtliche Rahmenbedingungen für DSM im Netzbereich. Maßnahmen zur Netzstabilisierung gemäß 13 und 14 EnWG Verstärkte Nutzung von steuerbaren Lasten im Rahmen der marktbezogenen Maßnahmen Ausschreibungsbedingungen für Regelleistung (Minutenreserve und Sekundärregelleistung) wurden 2011 durch die BNetzA aktualisiert, auch mit dem Ziel abschaltbare Lasten den Zugang zum Ausschreibungsverfahren zu erleichtern: Reduzierung der Mindestgröße für die Angebotsabgabe Reduzierung der Angebotsmindestgrößen Poolung der Erzeugungseinheiten zur Angebotsabgabe Besicherung der Leistung durch Dritte 21
Bildgröße 9,74 cm x 24,56 cm an den Hilfslinien ausrichten und weiße Linie in den Vordergrund bringen Heutige und zukünftige Märkte für Demand- Side-Management. 22
Übersicht DSM-Märkte (Anwendungsmöglichkeiten). Individuelle Spitzenlastreduktion Zentrales Lastmanagement Reduktion der bezogenen Maximalleistung Spotmarkt/Intraday Handel von Fahrplanenergie am Strommarkt Variable Tarife Ausgleich von Bilanzkreisungleichgewichten Reduktion der Ausgleichsenergiekosten Angebot von Regelenergie Vermarktung von Lasten auf dem Reservemarkt Stabilität / Engpassmanagement im Stromnetz Steuerung von Lasten durch die Netzbetreiber Lokales Lastmanagement 23
/MWh Auswirkungen von DSM auf das Stromsystem. Netzstabilisierung DSM als Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes Bilanzkreisungleichgewichte Reduktion der individuellen Ausgleichsenergiekosten Regelenergie Reduktion der konventionellen Mindesterzeugungsleistung im Energiesystem Spotmarkt Integration erneuerbarer Energien durch Residuallastglättung 150 100 50 0 24
Intelligente Energiesysteme Optimierung des Zusammenwirkens der Systemkomponenten. Smart Generation Smart Distribution/ Transmission Smart Grids Zusammenspiel unter Nutzung von Kommunikation zwischen allen Systemkomponenten Smart Consumption Smart Storage Optimierung des Gesamtsystems unter Nutzung interdisziplinärer Technologien: Datenerfassung, -verarbeitung und -vernetzung Marktplatz Netzbetrieb Smart Energy Systems Quelle: in Anlehnung an E-Energy 25
Fazit. Demand-Side-Management kann einen Beitrag zur Flexibilisierung des Stromsystems mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien leisten. Der fortschreitende IKT-Ausbau (Smart Meter, Regel- und Steuertechniken, IKT-basierte Energiemanagementsysteme etc.) trägt zur Erschließung von DSM-Potenzialen bei. Es sind vielfältige Märkte vorhanden, die grundsätzlich zur Erschließung von DSM-Potenziale genutzt werden können. Allerdings teilweise nicht mit der Zielsetzung der Integration von erneuerbarer Energien. Demand-Side-Management als Flexibilierungsbaustein erschließen: Informationsangebote insbesondere für gewerbliche Unternehmen Markteintritt neuer Akteure zur Aggregation und Vermarktung der Lasten marktbasierte Preissignale als ein wichtiger Hebel eine Verknüpfung mit Energieeffizienzzielen erforderlich 26
Effizienz entscheidet. Vielen Dank. 27