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Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung –
mehr Flexibilität für die Energiewende“

Berlin, 22.01.2014
Rainer Stock
Inhalt
1.  Das deutsche Stromnetz – Zusammenspiel der Netzebenen
2.  Warum brauchen wir Lastmanagement?
3.  Flexibilitätspotenziale heben – zentral und dezentral

2

TITEL DER PRÄSENTATION | Name Nachname | XX.XX.2010
Das deutsche Stromnetz

Stromimportund -export

Netzebenen und Stromfluss

Wasserkraft

Kohle

Kernkraf

Windenergie
Off-Shore

Höchstspannung

»  Stromerzeugung muss
jederzeit dem Verbrauch
entsprechen.

»  Optimales Zusammenspiel

Erdgas

Hochspannung

Wasserkraft
Großindustrie

Überregionaler
Ausgleich
Netzebenen der
Stadtwerke

aller Komponenten und
Netzebenen, Ziel:

Stromspeicher
Windpark

Solarpark

Mittelspannung

Industrie
Regionaler
Ausgleich
Wärmepumpen

Stromspeicher

Windanlagen

Solaranlagen

BHKW

Elektromobilität

Niederspannung

Netzebenen der
Stadtwerke

Haushalte

Lokaler
Ausgleich

3

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Stromverbrauch und Erzeugung
»  Jahr 2012: Mit rund 70 GW installierter EE-Leistung wurden rund 23% des
Bruttostromverbrauchs gedeckt. Rest mit rund 100 GW installierter Leistung an
konventionellen Erzeugungsanlagen.

»  Im Jahr 2024 werden rund 130 GW installierte EE-Leistung zur Verfügung stehen.
Rund 90 % der EE-Einspeisung kommen aus Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen.

Bildquelle: Agora Energiewende

»  Die tragenden Säulen der Energiewende sind volatil. Es steigt die
Notwendigkeit für flexible Komponenten im Stromversorgungssystem.
4

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Ziele des Lastmanagements
Nutzung von flexiblen Lasten auf der Nachfrageseite entsprechend der
Erzeugungssituation durch direkte Steuerung (Demand Side Management – DSM) und/
oder durch die Reaktion auf Preissignale (Demand Response Management – DRM).
Versorgungssicherheit auf allen Ebenen

»  Systemstabilität
»  Netzstabilität - Netzengpassmanagement

Leistungsspitzen
kappen
5

Zunahme der Last zu
Schwachlastzeiten

Lastverschiebung aus
Spitzen- in Schwachlastzeiten

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Potenziale Lastmanagement
»  Heute: z.T. betriebliches Lastmanagement (Industrie) zur Vermeidung von
Bezugsspitzen und zur Optimierung der Strombeschaffung

»  Aus Sicht des Versorgungssystems muss es Ziel sein, Anreize für markt- und
netzorientiertes Lastmanagement zu setzen

»  Steuerbare Lasten (pos. + neg.) sind verfügbar, insb.:
-  energieintensive Industrieprozesse (Zement, Papier, Chemie, Stahl etc.)
-  Lüftungs- und Klimatisierungsanwendungen
-  Elektrische Wärmeerzeugung (NSH, Wärmepumpen)
-  auch Stromgeführte KWK-Anlagen mit Wärmespeicher
»  Individuelle Lösungen erfordern flexiblen Rahmen (Wann?, Wie viel?, Wie
lange?)

-  Vorankündigungszeiten (Produktionsplanung),
-  Umfang der Abschaltleistung und Dauer (30-120 Min.)
6

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Instrumente des Lastmanagements
Übertragungsnetz: Verordnung zu abschaltbaren Lasten (AblaV) [Dez. 2012]
-  Verpflichtet ÜNB zu Ausschreibungen und Annahme von Abschaltleistung aus
abschaltbaren Lasten bis zu einer Gesamtabschaltleistung von 3 000 Megawatt.
(2013: 800 MW vertraglich gesichert)
-  Anbieter von Abschaltleistung erhalten Vergütungen für die Bereitstellung der
Abschaltleistung (Leistungspreis 2.500 EURO/MW) sowie für jeden Abruf
(Arbeitspreis 100-400 EURO/MWh)
Verteilnetz: LastmanagementVerordnung [angekündigt für Juli 2014]
-  Steuerung unterbrechbarer Verbrauchseinrichtungen in Niederspannung
(14aEnWG, insb. Elektromobile, NSH, WP)
-  Vergütung der zumutbaren Steuerung durch reduziertes Netzentgelt
-  Ampelsystem (grün: Markt, gelb: Markt nach Anforderung NB, rot: NB)
7

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Lastmanagement im Verteilnetz -§14a EnWG
Anforderungen der Energiewende:
(Mit zumutbaren Einschränkungen für den Netznutzer)
•  Netzentlastendes Potenzial flexibler Verbraucher heben UND
•  (perspektivisch) insgesamt Energieüberschüsse im System durch
geschaffene „Lastsenken“ nutzen
⇒  Die weitere Ausgestaltung von §14a EnWG hat Netzbelange und
marktliche Interessen gleichermaßen zu berücksichtigen und muss
zukunftsoffen sein.

VKU-Positionen

•  Ein sicherer und zuverlässiger Netzbetrieb steht an erster Stelle, d.h.
Netzrestriktionen müssen berücksichtigt werden (Ampelsystem)
•  Voraussetzung sind zahlreiche Daten und geeignete Prognosesysteme für
MS und NS, die Netzzustand und Auslastung 1. hinreichend zuverlässig
prognostizierbar machen und 2. aktuell aufzeigen (AReg!)
8

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Ausbau Erneuerbarer Energien
Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt!
Übertragungsnetzebene

»  2012: ~1,7 GW (aus 850 EEAnlagen)

»  2024: ~13 GW (Zubau
ausschließlich Wind offshore)
Verteilnetzebenen

»  2012: ~70 GW aus 1,35 Mio.
EE-Anlagen

»  2024: ~120 GW, davon 90%
aus PV und Windkraft
Quelle: Szenariorahmen zum NEP Strom 2014, eigene Berechnungen

9

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Lastmanagement im Verteilnetz
»  Bedarf an Lastmanagement im Verteilnetz ist gegeben
»  Flexibilität wird in der grünen und gelben Ampelphase nutzbar machen
a)  für das Stromversorgungssystem (marktgetrieben),
b)  für nachhaltigen, kosteneffizienten Netzausbau durch Netzengpassmanagement,
c)  zur Entlastung vorgelagerter Netzebenen durch Integration der Lastflüsse bereits
im Verteilnetz (Erzeugung, Verbrauch)
Voraussetzungen

»  Steuer- und Regelungstechnik: Unterbrechbare Verbrauchseinrichtungen werden
z.B. mit intelligenten Messsystemen (Smart Meter und Gateway) ausgestattet

»  Ausstattung der Verteilnetze mit entsprechender Messsensorik und IKT
-> Prognose der Ampelphasen und Information in den Markt

»  Gesetzlicher Rahmen muss die richtigen Anreize setzen -> zeitnahe Anerkennung
erforderlicher Investitionen
10

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Zentrale Rolle der Verteilnetze

Verteilnetzbetreiber ermöglichen die Energiewende

11

EE-Systemeinbindung: Optimierung
durch intelligente Mess- und
Regeltechnik
Netzmanagement: Nutzung flexibler
Verbraucher für Lastschwankungen
volatiler erneuerbarer Erzeugung
Effizienzpotenziale: Vermeidung von
Regelleistung durch verbesserte Koordination von Erzeugung & Verbrauch
DSM: Kombination intelligenter Zähler,
Verbrauchssteuerung und last- /
zeitvariable Tarife

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
Rainer Stock
Bereichsleiter Netzwirtschaft
Verband kommunaler Unternehmen e.V.
Invalidenstraße 91
10115 Berlin
Fon +49(0)30.58580-190
Fax +49(0)30.58580-102
www.vku.de
stock@vku.de

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12

Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung – Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014

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BID.workshop Energiepolitik für Parlamentsmitarbeiter - Präsentation VKU

  • 1. Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung – mehr Flexibilität für die Energiewende“ Berlin, 22.01.2014 Rainer Stock
  • 2. Inhalt 1.  Das deutsche Stromnetz – Zusammenspiel der Netzebenen 2.  Warum brauchen wir Lastmanagement? 3.  Flexibilitätspotenziale heben – zentral und dezentral 2 TITEL DER PRÄSENTATION | Name Nachname | XX.XX.2010
  • 3. Das deutsche Stromnetz Stromimportund -export Netzebenen und Stromfluss Wasserkraft Kohle Kernkraf Windenergie Off-Shore Höchstspannung »  Stromerzeugung muss jederzeit dem Verbrauch entsprechen. »  Optimales Zusammenspiel Erdgas Hochspannung Wasserkraft Großindustrie Überregionaler Ausgleich Netzebenen der Stadtwerke aller Komponenten und Netzebenen, Ziel: Stromspeicher Windpark Solarpark Mittelspannung Industrie Regionaler Ausgleich Wärmepumpen Stromspeicher Windanlagen Solaranlagen BHKW Elektromobilität Niederspannung Netzebenen der Stadtwerke Haushalte Lokaler Ausgleich 3 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 4. Stromverbrauch und Erzeugung »  Jahr 2012: Mit rund 70 GW installierter EE-Leistung wurden rund 23% des Bruttostromverbrauchs gedeckt. Rest mit rund 100 GW installierter Leistung an konventionellen Erzeugungsanlagen. »  Im Jahr 2024 werden rund 130 GW installierte EE-Leistung zur Verfügung stehen. Rund 90 % der EE-Einspeisung kommen aus Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen. Bildquelle: Agora Energiewende »  Die tragenden Säulen der Energiewende sind volatil. Es steigt die Notwendigkeit für flexible Komponenten im Stromversorgungssystem. 4 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 5. Ziele des Lastmanagements Nutzung von flexiblen Lasten auf der Nachfrageseite entsprechend der Erzeugungssituation durch direkte Steuerung (Demand Side Management – DSM) und/ oder durch die Reaktion auf Preissignale (Demand Response Management – DRM). Versorgungssicherheit auf allen Ebenen »  Systemstabilität »  Netzstabilität - Netzengpassmanagement Leistungsspitzen kappen 5 Zunahme der Last zu Schwachlastzeiten Lastverschiebung aus Spitzen- in Schwachlastzeiten Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 6. Potenziale Lastmanagement »  Heute: z.T. betriebliches Lastmanagement (Industrie) zur Vermeidung von Bezugsspitzen und zur Optimierung der Strombeschaffung »  Aus Sicht des Versorgungssystems muss es Ziel sein, Anreize für markt- und netzorientiertes Lastmanagement zu setzen »  Steuerbare Lasten (pos. + neg.) sind verfügbar, insb.: -  energieintensive Industrieprozesse (Zement, Papier, Chemie, Stahl etc.) -  Lüftungs- und Klimatisierungsanwendungen -  Elektrische Wärmeerzeugung (NSH, Wärmepumpen) -  auch Stromgeführte KWK-Anlagen mit Wärmespeicher »  Individuelle Lösungen erfordern flexiblen Rahmen (Wann?, Wie viel?, Wie lange?) -  Vorankündigungszeiten (Produktionsplanung), -  Umfang der Abschaltleistung und Dauer (30-120 Min.) 6 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 7. Instrumente des Lastmanagements Übertragungsnetz: Verordnung zu abschaltbaren Lasten (AblaV) [Dez. 2012] -  Verpflichtet ÜNB zu Ausschreibungen und Annahme von Abschaltleistung aus abschaltbaren Lasten bis zu einer Gesamtabschaltleistung von 3 000 Megawatt. (2013: 800 MW vertraglich gesichert) -  Anbieter von Abschaltleistung erhalten Vergütungen für die Bereitstellung der Abschaltleistung (Leistungspreis 2.500 EURO/MW) sowie für jeden Abruf (Arbeitspreis 100-400 EURO/MWh) Verteilnetz: LastmanagementVerordnung [angekündigt für Juli 2014] -  Steuerung unterbrechbarer Verbrauchseinrichtungen in Niederspannung (14aEnWG, insb. Elektromobile, NSH, WP) -  Vergütung der zumutbaren Steuerung durch reduziertes Netzentgelt -  Ampelsystem (grün: Markt, gelb: Markt nach Anforderung NB, rot: NB) 7 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 8. Lastmanagement im Verteilnetz -§14a EnWG Anforderungen der Energiewende: (Mit zumutbaren Einschränkungen für den Netznutzer) •  Netzentlastendes Potenzial flexibler Verbraucher heben UND •  (perspektivisch) insgesamt Energieüberschüsse im System durch geschaffene „Lastsenken“ nutzen ⇒  Die weitere Ausgestaltung von §14a EnWG hat Netzbelange und marktliche Interessen gleichermaßen zu berücksichtigen und muss zukunftsoffen sein. VKU-Positionen •  Ein sicherer und zuverlässiger Netzbetrieb steht an erster Stelle, d.h. Netzrestriktionen müssen berücksichtigt werden (Ampelsystem) •  Voraussetzung sind zahlreiche Daten und geeignete Prognosesysteme für MS und NS, die Netzzustand und Auslastung 1. hinreichend zuverlässig prognostizierbar machen und 2. aktuell aufzeigen (AReg!) 8 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 9. Ausbau Erneuerbarer Energien Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt! Übertragungsnetzebene »  2012: ~1,7 GW (aus 850 EEAnlagen) »  2024: ~13 GW (Zubau ausschließlich Wind offshore) Verteilnetzebenen »  2012: ~70 GW aus 1,35 Mio. EE-Anlagen »  2024: ~120 GW, davon 90% aus PV und Windkraft Quelle: Szenariorahmen zum NEP Strom 2014, eigene Berechnungen 9 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 10. Lastmanagement im Verteilnetz »  Bedarf an Lastmanagement im Verteilnetz ist gegeben »  Flexibilität wird in der grünen und gelben Ampelphase nutzbar machen a)  für das Stromversorgungssystem (marktgetrieben), b)  für nachhaltigen, kosteneffizienten Netzausbau durch Netzengpassmanagement, c)  zur Entlastung vorgelagerter Netzebenen durch Integration der Lastflüsse bereits im Verteilnetz (Erzeugung, Verbrauch) Voraussetzungen »  Steuer- und Regelungstechnik: Unterbrechbare Verbrauchseinrichtungen werden z.B. mit intelligenten Messsystemen (Smart Meter und Gateway) ausgestattet »  Ausstattung der Verteilnetze mit entsprechender Messsensorik und IKT -> Prognose der Ampelphasen und Information in den Markt »  Gesetzlicher Rahmen muss die richtigen Anreize setzen -> zeitnahe Anerkennung erforderlicher Investitionen 10 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 11. Zentrale Rolle der Verteilnetze Verteilnetzbetreiber ermöglichen die Energiewende 11 EE-Systemeinbindung: Optimierung durch intelligente Mess- und Regeltechnik Netzmanagement: Nutzung flexibler Verbraucher für Lastschwankungen volatiler erneuerbarer Erzeugung Effizienzpotenziale: Vermeidung von Regelleistung durch verbesserte Koordination von Erzeugung & Verbrauch DSM: Kombination intelligenter Zähler, Verbrauchssteuerung und last- / zeitvariable Tarife Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung - Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014
  • 12. Rainer Stock Bereichsleiter Netzwirtschaft Verband kommunaler Unternehmen e.V. Invalidenstraße 91 10115 Berlin Fon +49(0)30.58580-190 Fax +49(0)30.58580-102 www.vku.de stock@vku.de Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 12 Lastmanagement: „Verbrauch folgt Erzeugung – Mehr Flexibilität für die Energiewende“ | Rainer Stock | 22.01.2014