Energiespeicher Vortrag anlässlich: Robert-Mayer-Preisverleihung 216 Heilbronn, 9. März 216 1
Agenda 1 Tätigkeiten des VDI im Bereich Energiespeicher 2 Der Funktionale Energiespeicher 3 Identifikation des Bedarfs an Speichern 4 Merit Order Matrix der Energiespeicher 5 Fazit 2
VDI-Tätigkeiten im Bereich Energiespeicher VDI-Gremium Energiespeicher Arbeiten fließen ein in 3
Das Konzept des funktionalen Energiespeichers Leistung/Last in GW 8 7 6 5 4 3 2 1 1344 1368 1392 1416 144 1464 1488 Stunde im Jahr Lastüberdeckung Restlast EE KWK flex* Must-Run flex Speicherleistung in GW 15 1 5-5 -1-15 1344 1368 1392 1416 144 1464 1488 Stunde im Jahr Alle gezielten Modifikationen der Leistungsgänge von Stromverbrauch und zunächst unflexibler Stromerzeugung zur Anpassung von Nachfrage und Erzeugung können als funktionale Energiespeicher verstanden werden. Die Differenz zwischen unflexiblen und flexibilisierten Leistungsgang entspricht einer Be- bzw. Entladung des funktionalen Energiespeichers. 4 * Erzeugungsgang der Must-Run Anlagen (EE und KWK) nachdem die KWK-Erzeugung mittels Wärmespeicher flexibilisiert wurde.
Wozu brauchen wir Speicher und Netze? Die unterschiedlichen Rollen von Speicher und Netzen im Energiesystem regionale und zeitliche Unterschiede in Erzeugung und Verbrauch Räumlicher Ausgleich durch Netze Zeitlicher Ausgleich durch Speicher Verbinden Stromerzeuger und Verbraucher miteinander Nehmen selbst Rolle von Erzeuger und Verbraucher ein 5
2. Werden Saisonspeicher im Jahr 23 eine bedeutende Rolle spielen? 6 Wochenbilanzen der fluktuierenden Einspeiser - Wetterjahr 212 Forschungsverbund: Spitzenlast 23: 79,5 GW Verbrauch: 486 TWh Reduktion im Verbrauch bei gleichzeitigem roll-out von Elektromobilität und Wärmepumpen. NEP: Spitzenlast 23: Verbrauch : 85,3 GW 538 TWh Keine Reduktion im Verbrauch bei gleichzeitigem roll-out von Elektromobilität und Wärmepumpen. 23, MOS Forschungsverbund Energie in TWh 23, MOS NEP Restlastsumme Energie in TWh in TWh 12 1 8 6 4 2 12 1 8 6 4 FfE MOS-RegMod_758 3 6 9 12 15 18 21 24 27 3 33 36 39 42 45 48 51 Woche des Jahres Überschuss Jahr max. Woche 4 2-22 -4 24,3 TWh 4,8 TWh 1 2 3 4 5 FfE MOS-RegMod_757 3 6 FfE MOS-RegMod_776 9 12 15 18 21 24 27 3 33 36 39 42 45 48 51 Woche des Jahres Wochen Überschuss Jahr max. Woche 14,2 TWh 3,8 TWh Kein Bedarf an Saisonspeichern Wochenspeicher könnten 2-1 mal im Jahr genutzt werden
2. Einsatzoptionen müssen aus Systemund Akteurssicht bewertet werden Systemsicht Akteurssicht 7
2. Merit Order Matrix Haupteinsatzoptionen Rentabilitätsindex (Akteur) 8 Technologiekennwerte 23 Marktdaten 212-214 White Kühl CH 4 WP min diab adiab NSH Zielkorridor für Marktausgestaltung H 2 max V2G Rentabilitätsindex (System) Pumpspeicher Druckluftspeicher (diab. und adiab.) Lastglättung / Regelleistung Stationärer Großbatteriespeicher (Li-Ion) Batteriespeicher in Haushalten Gesteuertes Laden (min. & max. Fahrleistung & V2G) Flex. Haushaltsgeräte (White Goods & Kühlg.) Flex. Power2Heat in Haushalten (WP & NSH) Power2Heat in Haushalten (hybrides Heizsystem) KWK + Wärmespeicher Power2Heat + Wärmespeicher Flex. Industrie (stromintensiv ohne Prod.ausfall) Flex. Industrie (Querschnittstechnologien) Power2Gas (H 2 und CH 4 )
2. Merit Order Matrix Anwendungsportfolio Rentabilitätsindex (Akteur) 9 Technologiekennwerte 23 Marktdaten 212-214 Kühl White WP CH 4 min NSH diab adiab Zielkorridor für Marktausgestaltung H 2 max V2G Rentabilitätsindex (System) Pumpspeicher Druckluftspeicher (diab. und adiab.) Lastglättung / Regelleistung Stationärer Großbatteriespeicher (Li-Ion) Batteriespeicher in Haushalten Gesteuertes Laden (min. & max. Fahrleistung & V2G) Flex. Haushaltsgeräte (White Goods & Kühlg.) Flex. Power2Heat in Haushalten (WP & NSH) Power2Heat in Haushalten (hybrides Heizsystem) KWK + Wärmespeicher Power2Heat + Wärmespeicher Flex. Industrie (stromintensiv ohne Prod.ausfall) Flex. Industrie (Querschnittstechnologien) Power2Gas (H 2 und CH 4 )
3. Einordnung Cluster Rentabilitätsindex (Akteur) 1 Technologiekennwerte 23 Marktdaten 212-214 Anwendungsportfolio Keine Anpassung notwendig, da geringer Mehrwert Kühl White III Keine Anpassungen notwendig, da im Zielkorridor WP CH 4 min NSH diab adiab H 2 I max II V2G Anpassung notwendig, um Zielkorridor zu erreichen Rentabilitätsindex (System) Pumpspeicher Druckluftspeicher (diab. und adiab.) Lastglättung / Regelleistung Stationärer Großbatteriespeicher (Li-Ion) Batteriespeicher in Haushalten Gesteuertes Laden (min. & max. Fahrleistung & V2G) Flex. Haushaltsgeräte (White Goods & Kühlg.) Flex. Power2Heat in Haushalten (WP & NSH) Power2Heat in Haushalten (hybrides Heizsystem) KWK + Wärmespeicher Power2Heat + Wärmespeicher Flex. Industrie (stromintensiv ohne Prod.ausfall) Flex. Industrie (Querschnittstechnologien) Power2Gas (H 2 und CH 4 )
2. Merit Order Matrix Regelleistungsmärkte Seit 213 starker Einbruch der Kosten für die Leistungsvorhaltung insbesondere für nsrl U.a. durch zunehmenden Wettbewerb durch Power2Heat Große Unsicherheiten hinsichtlich zukünftiger Erlösmöglichkeiten 11
3. Einordnung Cluster Rentabilitätsindex (Akteur) 12 Technologiekennwerte 23 Marktdaten 212-214 Anwendungsportfolio Keine Anpassung notwendig, da geringer Mehrwert Kühl White III Keine Anpassungen notwendig, da im Zielkorridor WP CH 4 min NSH diab adiab H 2 I max II V2G Anpassung notwendig, um Zielkorridor zu erreichen Rentabilitätsindex (System) Pumpspeicher Druckluftspeicher (diab. und adiab.) Lastglättung / Regelleistung Stationärer Großbatteriespeicher (Li-Ion) Batteriespeicher in Haushalten Gesteuertes Laden (min. & max. Fahrleistung & V2G) Flex. Haushaltsgeräte (White Goods & Kühlg.) Flex. Power2Heat in Haushalten (WP & NSH) Power2Heat in Haushalten (hybrides Heizsystem) KWK + Wärmespeicher Power2Heat + Wärmespeicher Flex. Industrie (stromintensiv ohne Prod.ausfall) Flex. Industrie (Querschnittstechnologien) Power2Gas (H 2 und CH 4 )
3. Einordnung Cluster ohne Regelleistung Rentabilitätsindex (Akteur) 13 Technologiekennwerte 23 Marktdaten 212-214 Anwendungsportfolio ohne Regelleistung Keine Anpassung notwendig, da geringer Mehrwert White Kühl CH 4 III WP H 2 Keine Anpassungen notwendig, da im Zielkorridor min diab adiab NSH I max II V2G Anpassung notwendig, um Zielkorridor zu erreichen Rentabilitätsindex (System) Pumpspeicher Druckluftspeicher (diab. und adiab.) Stationärer Großbatteriespeicher (Li-Ion) Batteriespeicher in Haushalten Gesteuertes Laden (min. & max. Fahrleistung & V2G) Flex. Haushaltsgeräte (White Goods & Kühlg.) Flex. Power2Heat in Haushalten (WP & NSH) Power2Heat in Haushalten (hybrides Heizsystem) KWK + Wärmespeicher Power2Heat + Wärmespeicher Flex. Industrie (stromintensiv ohne Prod.ausfall) Flex. Industrie (Querschnittstechnologien) Power2Gas (H 2 und CH 4 )
Fazit 1 Der Bedarf an Speichern hat nicht nur technische, sondern vor allem wirtschaftliche Gründe. 2 Anpassungen des Marktes können den Wert und physikalischen Bedarf an Flexibilität deutlich reduzieren 3 Power2Heat und Lastflexibilisierung in der Industrie bieten den größten Mehrwert aus Systemsicht 4 Bei der Diskussion, ob, welche und wie viele Speicher benötigt werden müssen stets die Bewertungskriterien offen gelegt werden. 14
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch +49 (89) 158121- WMauch@ffe.de Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger 71 8995 München www.ffe.de 15 Inhalt aus: Dissertation von Christoph Pellinger und dem Projekt Merit Order der Energiespeicherung im Jahr 23