Keynote: Speicher – Ein weiter Weg zur Marktreife

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29.10.2014, 7. Wissenschaftstag – Vattenfall Europe Mining & Generation, Cottbus

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Keynote: Speicher – Ein weiter Weg zur Marktreife

  1. 1. E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 1 Hannes Seidl Keynote: Speicher – Ein weiter Weg zur Marktreife. 29.10.2014, 7. Wissenschaftstag – Vattenfall Europe Mining & Generation, Cottbus.
  2. 2. 2E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Die Gesellschafter der Deutschen Energie-Agentur. Vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Einvernehmen mit: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur dena Bundesrepublik Deutschland KfW Bankengruppe Allianz SE Deutsche Bank AG DZ BANK AG Stephan Kohler – Vorsitzender Ulrich Benterbusch Geschäftsführung 50 % 26 % 8 % 8 % 8 %
  3. 3. E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 3 Herausforderungen der Energiewende.
  4. 4. 4E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Die energie- und klimapolitischen Zielsetzungen in Europa und Deutschland (Auswahl). Europäische Ziele bis 2020 (2030) Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 20% (> 40%) (im Vergleich zum Jahr 1990). Erhöhung des Anteils der erneuerbarer Energien am Energieverbrauch auf 20% (27%) Reduzierung der Energienachfrage um 20% [27%] Energiekonzept der Bundesregierung: Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 40% bis zum Jahr 2020 und um 80% bis zum Jahr 2050 (im Vergleich zum Jahr 1990). Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch auf 35% bis zum Jahr 2020 und 80% bis zum Jahr 2050.
  5. 5. 5E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Status Quo der Handlungsfelder.Nachfrage - Strom Nachfrage - Wärme EE Kraftwerke Übertragungsnetz Verteilnetz Offshore-Netz Speicher EU Marktdesign Ausbauziel erneuerbare Energien (EE) als einziges Ziel (über-)erfüllt: Allerdings zu sehr hohen Kosten. Auf allen Ebenen dringender Handlungsbedarf: Kernaspekt ist die Koordination des EE-Ausbaus mit dem Fortschritt der anderen Handlungsfelder. Akuter Handlungsbedarf u.a. in: Koordination des Netzausbaus mit dem EE-Ausbau. Senkung der Energienachfrage. Erstellung eines neuen Strommarktdesigns. Die Weichen für eine erfolgreiche Energiewende müssen jetzt gestellt werden.
  6. 6. 6E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Referenz 2013 Szenario B 2025 Szenario B 2035 sonstige EE 0,4 0,8 1,2 Biomasse 6,4 7,2 8,2 Photovoltaik 35,1 55,7 60,7 Wind (offshore) 0,5 10,5 18,5 Wind (onshore) 33,2 60,2 82,2 Wasserkraft 4,6 4,7 4,9 Jahreshöchstlast 86 86 86 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 installierteLeistung [GW] sonstige EE Biomasse Photovoltaik Wind (offshore) Wind (onshore) Wasserkraft Jahreshöchstlast Erwartete Entwicklung der erneuerbaren Energien für die Stromversorgung in Deutschland. Quelle: Szenariorahmen für die Netzentwicklungspläne Strom 2015. Entwurf der Übertragungsnetzbetreiber. 30.04.2014 Hohe installierte Leistung von Technologien mit geringen Betriebsstunden. Summe 80,2 GW 139,1 GW 175,7 GW
  7. 7. 7E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Geographische Verteilung der Windenergie in Deutschland 2010 und mögliche Projektion für 2030. Quelle: dena, Verteilung der installierten Windenergieleistung in kW/km² nach NEP Strom B 2012.
  8. 8. 8E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Herausforderungen bei der Umgestaltung der Stromversorgung. 1. Versorgungssicherheit Deckung der Nachfrage und Netzstabilität 2. System- und Marktintegration EE 3. Flexibilisierung des Energiesystems 4. Steigerung der (Energie-)Effizienz 5. Gesellschaftliche Akzeptanz Gesicherte Leistung Um- und Ausbau Stromnetze Systemdienstleistungen inkl. alternative Bereitsteller entwickeln (u.a. Stromspeicher) Energieeffiziente Stromnutzung Kraftwerksoptimierung Stromoptimierte KWK … Ausbau der Stromnetze Hochflexible Kraftwerke Stromspeicher, P2H, DSM Ausbau Stromnetze Stromspeicher Einspeisemanagement Wind und PV Aufklärung, Information und Dialog
  9. 9. E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 9 Welche Speichersysteme stehen zur Verfügung? Bildgröße 9,74 cm x 24,56 cm an den Hilfslinien ausrichten und weiße Linie in den Vordergrund bringen
  10. 10. 10E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Energiespeicher - Zentrale Eigenschaften. Differenzierung: Energiespeicher - Stromspeicher Kurzzeitspeicher (z.B. Pumpspeicherwerke, Batterien) Als „Leistungsspeicher“ für Regelleistung und andere Systemdienstleistungen Als „Verschiebspeicher“ (Minuten bis Stunden) hoher Zyklenwirkungsgrad, relativ geringes Speichervolumen Langzeit- und Saisonalspeicher (Wasserstoffanwendungen wie Power to Gas) Mehrtagesspeicher und Wochenspeicher (bislang) geringer Zyklenwirkungsgrad, dafür hohes Speichervolumen Energiespeicher stehen im Wettbewerb mit anderen Flexibilitätsoptionen.
  11. 11. 11E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Anwendungsfelder und Arten von Speichern – Eignung der Speicherarten je Einsatzgebiet. Pumpspeicher- werke, Druckluft- speicher Wasserstoff- anwendungen Batterie- systeme Erzeugungs- ausgleich   - Bereitstellung von Regelleistung    Bereitstellung von Blindleistung    Redispatch/ Netzentlastung   () Verbesserung der Spannungsqualität - - 
  12. 12. 12E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Systemdienstleistungen für die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Mit hohen Anteilen EE steigt der Bedarf und die Anforderungen an Systemdienstleistungen. Speicher haben bereits heute eine wichtige Rolle (u.a. Regelenergie, Blindleistung und Versorgungswiederaufbau). Bedeutung nimmt zu (z.B. PRL aus Großbatterien). Roadmap Systemdienstleistungen: Übersicht der Maßnahmen und Verantwortlichen  koordinierende Instanz zur Umsetzung benötigt. dena-Plattform Systemdienstleistungen Konsortium aus Netzbetreibern, Herstellern und Anlagenbetreibern zur technisch und wirtschaftlich effizienten Gestaltung der notwendigen Systemdienstleistungen. dena-Studie Systemdienstleistungen 2030. www.dena.de/sdl
  13. 13. 13E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Einsatz von Speichern am Strommarkt. Durchschnittlich sinkende Preise am Strommarkt aufgrund steigendem EE-Anteil und damit verbundene Verschiebung der Merit Order. Sinkende Preisspreizungen im Durchschnitt in den letzten Jahren aufgrund der Absenkung der Mittagsnachfrage durch PV-Einspeisung Genereller Trend: Zunahme der Preisvolatilität und der Situationen mit extremen Preisen weiter steigende PV Einspeisung gerade in den Sommermonaten führt zu einem Doppelpeak der Strompreise im Tagesverlauf. PV-Einspeisung (gelb) und EPEX-Day-Ahead-Preise (blau), März 2013. Quelle: dena-Ergebnispapier „Märkte für Flexibilität“, 2013
  14. 14. 14E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Pumpspeicherwerke im Stromsystem. Ausgleichsfunktion im Stromerzeugungssystem • Integration nicht disponibler Erzeugungsleistung (z.B. fluktuierende EE) • Energie-Einspeicherung zu Schwachlastzeiten • Ausspeicherung der Energie während Hochlastzeiten (Verbrauchsspitzen) Bereitstellung von Systemdienstleistungen • Regel- und Reserveenergie • Blindleistungsbereitstellung • ggf. Einsatz beim Redispatch im Falle von Netzengpässen Einsatz beim Netzwiederaufbau • Schwarzstart- fähigkeit
  15. 15. 15E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Akkumulatoren / Batteriesysteme. Einsatzgebiete: kurzfristige Speicherung von Strom und Bereitstellung von Systemdienstleistungen. Großer Entwicklungssprung in den letzten Jahren und wachsende Einsatzbreite. Große Unterschiede hinsichtlich Energiedichte, Effizienz, Lebensdauer und Kosten. Derzeit unter technischen und wirtschaftlichen Gesichts- punkten für die Speicherung großer Energiemengen noch nicht verfügbar. Großtechnische Anwendungen in Realisierung und Planung (z.B. 5 MW-Lithium-Ionen-Batteriepark zur Bereitstellung von Regelenergie im Netz der WEMAG.)
  16. 16. 16E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Power to Heat. Einsatzgebiete: Einzelheizung in Gebäuden, Zusatzheizung für Fernwärmenetze oder Industrieprozesse. Technologien: Wärmepumpe oder Widerstands-Elektroheizer. Power to Heat stellt eine Umwandlung von Strom in Wärme dar.  keine Rückverstromung („one way solution“) Um Versorgungssicherheit zu gewährleisten, muss die zusätzliche Stromlast von Power to Heat-Systemen jedoch durch Backup-Systeme abgesichert werden. Kostenaspekt: Der Einsatz von Power to Heat muss unter der Maßgabe erfolgen, dass keine Erhöhung der Jahreshöchstlast bewirkt wird.
  17. 17. E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 17 Power to Gas – Mehr als ein Energiespeicher.
  18. 18. 18E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Die innovative Systemlösung Power to Gas – Eine mehrbereichsübergreifende Technologie. gleichrangige Bedeutung der Erzeugungspfade gleichrangige Bedeutung der Nutzungspfade
  19. 19. 19E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Power to Gas verbindet zwei getrennte, bestehende Energieinfrastrukturen. Stromnetz: rund 34.000 km Übertragungsnetz und rund 1,5 Millionen km Hoch-, Mittel und Niederspannungsnetz Zentrale Herausforderung: Integration der erneuerbaren Energien Gasnetz: rund 40.000 km Fernleitungsnetz und rund 470.000km Verteilnetz ; 51 Erdgasspeicher sowie 19 weitere Speicher in Planung oder Bau Zentrale Herausforderung: Rückgang der Nachfrage nach Erdgas nach Umsetzung des Energiekonzepts der Bundesregierung Quelle: DBIErdgasspeicher Erdgastransportnetz > 60 barStromnetz 380 kV Stromnetz 220 kV
  20. 20. 20E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Power to Gas-Projekte in Deutschland. Aktuelle Power to Gas-Projekte*: 14 Anlagen in Betrieb, ca. 15 Anlagen in Bau/ Planung. Anlagenleistungen <100 kW bis 6 MW, insgesamt ca. 20 MW. Ausschließlich Forschungs- und Demonstrationsprojekte. Herausforderung: Überführung in eine großtechnisch verfügbare und wirtschaftlich nutzbare Technologie. Ziele: Lern- und Skaleneffekte durch Markteinführung und Großserientechnik. Power to Gas-Anlagen mit einer Anlagenleistung von insgesamt 1.000 MW bis zum Jahr 2022. *der dena bekannte Projekte und deren aktueller Planungsstand [Mai 2014].
  21. 21. E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 21 Zusammenfassung und Ausblick.
  22. 22. 22E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Die Vorteile von Energiespeichern in einem zukünftigen Energiesystem Energiespeicher können einen wesentlichen Beitrag bei der Erbringung von Flexibilität und Versorgungssicherheit in einem zukünftigen Energiesystem leisten. Energiespeicher unterstützen die Marktintegration erneuerbarer Energien. Energiespeicher können nicht bedarfsgerecht erzeugten Strom aus erneuerbaren Energien in andere Verbrauchssektoren integrieren. Energiespeicher benötigten die richtigen Anreize (Strommarkt, Markt für Systemdienstleistungen) zur tragfähigen Leistungserbringung.
  23. 23. 23E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Notwendige Weiterentwicklung der Rahmenbedingungen für Energiespeicher (I). Kostendegressionen bei allen Energiespeicherarten, insbesondere von Power to Gas und Batteriesystemen realisieren. Erhöhung des Anlagenwirkungsgrades durch Forschung und Entwicklung. Evaluierung des volkswirtschaftlichen Nutzens von Energie- speichern bei der Umsetzung einer system- übergreifenden Energiewende. Anpassung der Zugangsbedingungen für die Märkte von Systemdienstleistungen (bspw. Ausschreibungszeiträume).
  24. 24. 24E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Notwendige Weiterentwicklung der Rahmenbedingungen für Energiespeicher (II). Herauslösen von Energiespeichern als Letztverbraucher (EnWG), damit Umlagen und Abgaben für Energiespeicher als systemdienliche Elemente in der Stromversorgung entfallen. Weiterführung der Diskussionen zum Umgang mit abgeregeltem EEG Strom aufgrund von Netzengpässen, da bislang keine Anreize zur Nutzung bestehen (EEG). Berücksichtigung von Energiespeichern bei der möglichen Einführung eines Kapazitätsmechanismus sowie bei der Novellierung der Förderung von EE Anlagen (u.a. Ziel: strukturierte Grünstromprodukte). Berücksichtigung von Wasserstoff und synthetischem Methan als quotenfähige Kraftstoffe (Power to Gas) gemäß BImSchG.
  25. 25. E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 25 Effizienz entscheidet. Vielen Dank. www.dena.de b2b.dena.de
  26. 26. 26E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . Ihr Ansprechpartner. Hannes Seidl Stellv. Bereichsleiter Energiesysteme und Energiedienstleistungen Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) Chausseestraße 128 a, 10115 Berlin Tel: +49(0)30 72 61 65-759 Fax: +49(0)30 72 61 65-699 E-Mail: seidl@dena.de Internet: www.dena.de
  27. 27. E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T . 27 5. dena-Energieeffizienzkongress. 11. und 12. November 2014. bcc Berlin Congress Center.

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