Wirtschaftliche Bewertung von Geschäftsmodellen im Kontext der deutschen Energiewende

Ähnliche Dokumente
Auswirkungen von Power-to-Heat-Anlagen im Markt für negative Sekundärregelleistung auf die Abregelung von erneuerbaren Energien

Die Energiewende ein Crashkurs

Effekte von Power-to-Heat-Anlagen auf EE-Abregelung und Must-run-Erzeugung

Marktszenarien für eine erfolgreiche und nachhaltige Energiewende. Prof. Dr. Thomas Bruckner

Vorstellung Endbericht: Machbarkeitsstudie Virtuelles Kraftwerk in der Region Nordsachsen/ Dübener Heide

Technische Universität Berlin. Regelenergiepreisprognosen und Einfluss der Marktteilnahme von Windenergie- und PV-Anlagen

Optimale Investitionsentscheidungen in dezentralen Energiesystemen für BHKW, Batteriespeicher und Lastmanagement Modellkonzept und Anwendung

KONZEPT ZUR BESTIMMUNG DES MARKTPOTENZIALS VON FLEXIBILITÄTSOPTIONEN IM STROMMARKT

Erneuerbare Energien in und für Bayern. Thomas Hamacher Lehrstuhl für Erneuerbare und Nachhaltige Energiesysteme

Energiewende in Deutschland und Europa: Flexibilitätsoptionen für den zeitlichen und räumlichen Ausgleich von Strombedarf und Stromerzeugung

Energiespeicher für die Energiewende Bedarf, Stand der Technik und Alternativen

Strommarktdesign der Energy-only-Markt 2.0

Virtuelle Kraftwerke in der Praxis

Welche Rolle spielt die Speicherung erneuerbarer Energien im zukünftigen Energiesystem?

Virtuelle Stromspeicher Nutzung von Flexibilitäts-Potenzialen dezentraler Energieanlagen

Dezentrale Energiewende

Einstieg in den Ausstieg - Energiepolitische Szenarien für einen Atomausstieg in Deutschland

Kraft-Wärme-Kopplung und Solarthermie:

Klein, dezentral und kompliziert?

1 Einführung. 2 Methodik und verwendete Daten. 13. Symposium Energieinnovation, , Graz/Austria

Kontext Grundlast/residuale Last und Regelleistung

Energiespeicher- Technologien aus der Sicht eines Herstellers für die Expertenrunde Arbeitskreis Energiespeicher am 25. März 2015 in Potsdam

Nächste Generation der Stromnetze im Kontext von Elektromobilität

Die Energiewende - eine Herausforderung an elektrische Energiespeicher

Die Energiewende in Deutschland

UMGANG MIT HOHEN PHOTOVOLTAIK- PRODUKTIONSANTEILEN IM DEUTSCHEN STROMNETZ

Merit Order des Kraftwerksparks

Innehalten und Ausblick: Optimierung/Flexibilisierung der konventionellen Kraftwerkseinsatzplanung mit Hilfe von gesellschaftlicher Akzeptanz

RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit

DGB-Workshop EU-Energiestrategie 2020 Das Zuhausekraftwerk oder europäscher Netzausbau?

Einsatz von Speichern im Strommarkt

Globale energiepolitische Herausforderungen 2050*

ÖWAV-Konferenz Speicher-/ Pumpspeicherkraftwerke Einbindung österreichischer Pumpspeicher in den europäischen Strommarkt: Das Netz als Flaschenhals?

Stromspeicher in der Energiewende

SZENARIEN UND RAHMENDATEN

Hans Schäfers Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Center for Demand Side Integration (C4DSI)

Erneuerbare Energien in Deutschland auf einen Blick

Einstieg in den Ausstieg - Energiepolitische Szenarien für einen Atomausstieg in Deutschland

Feldversuch virtuelles Kraftwerk für Haushalte in Baden-Württemberg

Einsatz von Lastausgleichsmaßnahmen in Europa bei konservativem und bei optimistischem Netzausbau

KONSEQUENZEN FÜR EVU S

Direktvermarktung. Neuigkeiten vom Markt.

Die Energieversorgung von morgen Funktionsweise und Technologien

FLEXIBILITÄTSPOTENTIAL DER VERBRAUCHER

Direktvermarktung von Windkraft in Österreich

Energiespeicher Potenziale und Wirtschaftlichkeit

Smart und effizient wettbewerbliche Ansätze für eine erfolgreiche Energiewende. Dr. Holger Wiechmann

Dezentralisierung der Stromversorgung: Was ist darunter zu verstehen?

Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien

Energiewende in Österreich Wie geht es weiter? , Austrian Power Grid AG

Bedeutung von Energiespeicher für den Strommarkt

Kernenergie vs. Erneuerbare: Energiewende in Frankreich. Mario Götz. Strommarktgruppentreffen Universität Leipzig

WIRTSCHAFTLICHKEIT VON SMART GRID TECHNOLOGIEN IN HAUSHALTEN

Energiestrategie 2050: Europäische Entwicklung & Herausforderungen. Pascal Previdoli, stv. Direktor, Bundesamt für Energie

DAS GEBÄUDE ALS ENERGIESPEICHER

Das Energiekonzept der Bundesregierung Bremse oder Antrieb für eine gestärkte Rolle der Stadtwerke im Energiemarkt?

Herausforderungen beim Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Sachsen

Effizienz, erneuerbare Energien,

netconomica Wärmespeicher und Wind zu Fernwärme Dr. Andreas Schnauß Berlin, 17. April 2013

Virtuelle Kraftwerke Von der Vernetzung der Erzeugung zur Vernetzung des Verbrauchs

Verena Honeck M. Sc. Transferstelle Bingen in Mainz. Mainz, Verena Honeck Transferstelle Bingen

Darstellung der Kraftwerks-Bau-Vorhaben am Beispiel des Steinkohlekraftwerks Krefeld-Uerdingen Aufzeigen von Problemen in verschiedenen Bereichen

Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz: Die Wasserkraft im Wettbewerb der Flexibilisierungsoptionen

Ergebnisfoliensatz für die E.ON AG Köln, 3. Juni 2011

ERNEUERBARE ENERGIEN.

A Sensitivity Analysis of Investment Cost Projections for Renewable Electricity Generation Technologies

Speicher und andere Flexibilitätenfür die Energieversorgung der Zukunft»

Gekoppeltes Energiesystemmodell für den Energieumstieg in Bayern

A K Z E P TA N Z V O N E N E R G I E W E N D E - S Z E N A R I E N I N D E R B E V Ö L K E R U N G

Passfähigkeit der Markt- und Fördermodelle in der Energiewirtschaft in Europa

Frankfurt am Main. 100 % Klimaschutz 100 % erneuerbare Energie

Herausforderungen für das Kraftwerk der Zukunft

12 Thesen zur Energiewende

Was ist ein Smart Grid?

Energieoptimierte Wärmesysteme

Einbindung von Wärme und Strom in ein multimodales Energiesystem aus Systemsicht

UNSERE ENERGIE- ZUKUNFT

Braucht die Energiewende neue Pumpspeicher im Alpenraum? Dr. Jürgen Neubarth :: Innsbruck, 25. April 2013

Intelligente Netze und Last Management als zentrale Elemente der zukünftigen Energieversorgung. Göran Andersson, ETH Zürich

Power-to-saved-gas: Wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Anwendungen von Elektrokesseln in der Energiewende

Einblicke in die Nutzung von Power to Heat im dänischen Energieversorgungssystem

Aeneas Wanner Geschäftsleiter Energie Zukunft Schweiz

Auslegung von KWK-Anlagen als virtuelle Kraftwerke

Vermarktung von Regelleistung und Demand Side Management in der Industrie. ECG Kundentag

Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien ermöglicht die sektorenübergreifende Energiewende

Markt-Netz-Modell Strom

Wie gelingt die Energiewende? Welche Technologien brauchen wir?»

Das Energiekonzept der Bundesregierung

Fernwärmesysteme. Überblick Themen. Problemstellung: Integration der. Erneuerbaren Energien. Lösungsansätze durch KWK. Integration von KWK und

Die Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung

Warum braucht die Energiewende den Netzausbau?

Veränderungen des Stromversorgungssystems durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien

Sind Elektroautos der dringend benötigte Speicher für die Energiewende?

Anforderungen an den zukünftigen konventionellen Kraftwerkspark als Partner der Erneuerbaren

Wer Im Trüben fischen will, braucht einen Baukasten moderner Energieversorgung

Positive Effekte von Energieeffizienz auf den deutschen Stromsektor

Dezentrale Speicher - Erfahrungen mit einem 1 MW Batteriespeicher im Verteilnetz

Energiewende als Chance Flexibilisierung im Heizkraftwerk Flensburg. Claus Hartmann

SPEICHER- UND NETZAUSBAU RHEINLAND- PFALZ

Energiewende in Deutschland. IHK München, Energiewende Bayern München, 12. Juli 2012

Transkript:

Wirtschaftliche Bewertung von Geschäftsmodellen im Kontext der deutschen Energiewende 19. Fachgespräch: Infrastrukturen für dezentrale Energiesysteme Uni Leipzig 08.03.2016 Prof. Dr. Thomas Bruckner Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement IIRM, Universität Leipzig Nachhaltigkeitsmanagement und Infrastrukturökonomie, Fraunhofer MOEZ Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 15

Forschungsfelder der Professur Techno-ökonomische Optimierung dezentraler Energiesysteme: Modellierung von stationären und mobilen Batteriespeichern (EnBW, Bosch GmbH, Schaufenster Elektromobilität, BMVBS) sowie virtuellen Kraftwerken (EU). Akteurs-orientierte Modellierung kommunaler Energiesysteme: Energieeffiziente Stadt Delitzsch (BMBF-Wettbewerb Energieeffiziente Stadt, Fördervolumen 2,4 Mio ). Prof. Dr. Thomas Bruckner 16

Forschungsfelder der Professur Analyse liberalisierter Energiemärkte unter Klimaschutzrestriktionen: Energiewirtschaftliche Analysen basierend auf der Modellierung von Spotmarkt- und Regelenergiepreisen (BMU, BMWi, 50 Hertz, GASAG, Bosch, ) Mitarbeit im Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): Leitautor des IPCC SRREN und koordinierender Leitautor für das Kapitel Energy Systems des IPCC AR5 (gefördert vom BMBF) Prof. Dr. Thomas Bruckner 17

Eckpunkte des Energiekonzepts KWK Gas, Fern- und Nahwärme Aus fossilen Brennstoffen bereitgestellte kwh Aus fossilen Brennstoffen bereitgestellte Endenergie Quelle: Weiss, BMU, 2011 Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 31

Thesen Die folgenden Geschäftsmodelle sind Auslaufmodelle: Bereitstellung von Strom (kwh) aus Kernkraftwerken Bereitstellung von Strom (kwh) aus fossilen Energieträgern Bereitstellung von Raumwärme aus Öl und Gas Neue Geschäftsmodelle Nutzung der erneuerbaren Energien Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz Reduktion des Endenergieverbrauchs (Gebäudebereich, Industrie und Verkehr), KWK Maßnahmen zum Ausgleich der damit verbundenen Variabilität Flexibilitätsoptionen Prof. Dr. Thomas Bruckner 32

Entwicklung der Börsenstrompreise Quelle: Agora, 2015 Prof. Dr. Thomas Bruckner 41

Merit Order und Preisbildung am Spotmarkt Kurzfristige Grenzkosten, Preis Preiselastische Nachfrage Preis Merit Order Deckungsbeiträge EE KKW BK SK GuD GT Leistung Prof. Dr. Thomas Bruckner 42

MICOES Europe: Quelle: Böttger et al. 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 43

Strommarktmodellierung (mit GAMS) Schematischer Modellaufbau Brennstoff- und CO 2 - Preise Technische Parameter Kraftwerkspark Lastdaten (stündlich) INPUT Maximal/Minimalkapazität Ramp-Rates Stillstandzeiten Anfahrkosten Variable Kosten GAMS-Solver Gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem: Kostenminimierung! (Schattenpreise) OUTPUT Spotmarktpreise Strommengen Import/Export (stündlich) M. Theofilidi, Institut für Energietechnik, TU Berlin / T. Bruckner, Universität Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 44

Validierung des Strommarktmodells Betrachtungszeitraum 2012 Quelle: Böttger et al., IIRM, Uni Leipzig, 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 45

[ /MWh] Exemplarische Modellergebnisse von MICOES 80 Jahresdurchschnitt 70 60 50 40 30 20 10 0 2015 2020 2025 2030 1 25 49 73 97 121 145 Zeit [Stunden der Woche] Quelle: Böttger, IIRM, Uni Leipzig, 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 46

Neue Geschäftsmodelle: Flexibilitätsoptionen (Netzausbau, Speicher, Lastmanagement, ) Quelle: Vattenfall Europe Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 47

Zeitliche Variabilität der Residuallast Referenz 40 % - Szenario 80 % - Szenario Quelle: VDE, Energiespeicher für die Energiewende, 2012 Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 48

Zeitliche Variabilität der Residuallast Quelle: D. Böttger, M. Götz, N. Lehr, H. Kondziella, T. Bruckner: Potential of the Power-to-Heat Technology in District Heating Grid in Germany, Energy Procedia, 2014. Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 49

Ausgleich der Variabilität: Denkbare Optionen Ausgleich durch flexible fossil befeuerte Kraftwerke (zentrale Gasturbinen, dezentrale Back-up Technologien, ) Erzeugungsmanagement der EE (Abregelung) Speichereinsatz (Pumpspeicher, Batteriespeicher, Power to Heat, Druckluftspeicher, Power to Gas) Demand-Response - Maßnahmen (Lastmanagement) Ausbau der Verteilnetze Ausbau der Übertragungsnetze Europäisches Supergrid Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 50

Marktchancen für Speicheranwendungen Residuallast und Variation der Speichergröße Quelle: Kondziella et al., IIRM, Uni Leipzig, 2013 Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 53

Power to Heat (P2H) and Power to Gas/Hydrogen Übertragungsnetz der 50Hertz Transmission GmbH Quelle: 50Hertz Quelle: Hypos e.v. Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 54

Power-to-Heat (P2H) in der BRD Quelle: D. Böttger, M. Götz, N. Lehr, H. Kondziella, T. Bruckner: Potential of the Power-to-Heat Technology in District Heating Grid in Germany, Energy Procedia, 2014. Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 55

Validierung des Strommarktmodells Betrachtungszeitraum 2012 Prof. Dr. Thomas Bruckner 56

Spezifischer Deckungsbeitrag [ /(kw a)] Modellergebnisse Amortisationszeiten von P2H-Anlagen bei Einsatz im Regelenergiemarkt Leistung [MW th ] Ökonomische Lebensdauer der P2H-Systeme: 10 Jahre Leistungskosten berechnet für WACC = 7 % 2,5 5 7,5 10 30 100 Leistungskosten [ /(kw a)] 103,07 56,87 41,69 34,19 20,16 11,47 20 5,9 3,0 40 7,7 5,1 2,1 1,3 60 6,2 3,5 2,6 1,3 0,8 80 16,9 3,5 2,2 1,8 0,9 0,6 100 7,6 2,5 1,7 1,3 0,7 0,5 120 4,9 1,9 1,3 1,1 0,6 0,4 140 3,6 1,5 1,1 0,9 0,5 0,3 160 2,9 1,3 0,9 0,8 0,4 0,3 180 2,4 1,1 0,8 0,7 0,4 0,3 200 2,0 1,0 0,7 0,6 0,3 0,2 Amortisationszeit in Jahren Hohe Profitabilität durch Vorhaltung negativer Regelleistung kann zu extrem kurzen Amortisationszeiten führen Prof. Dr. Thomas Bruckner 57

Entwicklung der Regelenergiepreise Quelle: BET, 2015 Prof. Dr. Thomas Bruckner 58

Zukunft des Regelenergiemarktes Regelleistungsnachfrage: Steigender Bedarf durch Zubau fluktuierender EE? Quelle: Ziegenhagen 2013 Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 63

Fundamentale Berechnung von Regelenergiepreisen durch Opportunitätskostenansatz Grundlegende Idee: Kraftwerksbetreiber hat zwei Möglichkeiten A.) Handel am Spotmarkt oder B.) Handel am Spotmarkt und am Regelenergiemarkt Mögliche Spotmarkterlöse stellen die Referenz dar. Die bedeutet, dass ein Kraftwerksbetreiber seine Leistungspreise am Regelenergiemarkt entsprechend des Verlustes bestimmt, der auftritt, wenn durch die Verpflichtung am Regelenergiemarkt vom optimalen Spotmarktfahrplan abgewichen werden muss. Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 64

Einfluss der Mindestleistung auf Reservevorhaltung Marktdesign für Regelenergiemarkt: 1 Woche Gebotszeitraum für SRL Vorhaltende KW müssen auch bei niedriger Stromnachfrage am Netz bleiben Für negative SRL wegen Mindestlast hohe Must-Run Stromerzeugung Bandbreite für Stromerzeugung P max P min Möglichkeit zur Vorhaltung von positiver Reserve Höhe der Stromerzeugung Möglichkeit zur Vorhaltung von negativer Reserve Beispiel: P max = 500 MW P min = 200 MW (40 %) Für 50 MW negative Reserve 200+50 = 250 MW als Must-Run am Spotmarkt Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 65

Durchschnittliche Preise am Regelenergiemarkt 2012 1 Woche = 168 Stunden Quelle: EEX, regelleistung.net Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 66

Spotmarktpreis- und Regelenergiepreis- Prognosen mit MICOES Europe Modellannahmen Stromnachfrage (8760 h) für jedes Land Installierte Kraftwerkskapazität (blockscharf) - Technische Parameter - Wirtschaftl. Parameter - Brennstoff- und CO 2 -Preise Kostenminimierung Gemischt-ganzzahlige Optimierung Modellierung in GAMS Spotmarkt Ergebnisse Spotmarktpreise Je Kraftwerk: - Stündliches Betriebsprofil - CO 2 -Emissio nen - Deckungsbeiträge Erneuerbare Energien und dezentrale Erzeugung Regelenergiebedarf für jedes Land Regelenergiemarkt Leistungspreise Reservevorhaltung je Kraftwerk Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 67

Jan. 12 Apr. 12 Jul. 12 Okt. 12 Jan. 13 Apr. 13 Jul. 13 Okt. 13 Jan. 14 Apr. 14 Jul. 14 Okt. 14 [Euro/MW und h] Fundamentale Modellierung von Preisen auf den Regelenergiemärkten (z.b. PRL) 50 40 30 20 10 0 Realität Modell Quelle: Böttger, IIRM, Universität Leipzig (2015) Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 68

ECOViPP - Economic Calculation and Optimization of Virtual Power Plants Quelle: Loßner et al, IIRM, 2015 Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 70

ECOViPP - Economic Calculation and Optimization of Virtual Power Plants Quelle: Loßner et al, IIRM, 2015 Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 71

Mehrerlöse für das VK pro Szenario und Stützjahr Quelle: Loßner et al, IIRM, 2015 Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 72

Kontakt Prof. Dr. Thomas Bruckner Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit Direktor, Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät Universität Leipzig Grimmaische Str. 12 D-04109 Leipzig Tel.: 0341/97 33517 bruckner@wifa.uni-leipzig.de www.wifa.uni-leipzig.de/iirm Leiter, Abteilung für Nachhaltigkeitsmanagement und Infrastrukturökonomie Fraunhofer-Zentrum für Mittel- und Osteuropa (Fraunhofer MOEZ) Neumarkt 9-19 04109 Leipzig Fraunhofer MOEZ Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 77