1 Ausbau eines zukunftsfähigen Energiemix aus erneuerbaren und fossilen Energien in Hessen Prof....
-
Upload
elke-zellmer -
Category
Documents
-
view
102 -
download
0
Transcript of 1 Ausbau eines zukunftsfähigen Energiemix aus erneuerbaren und fossilen Energien in Hessen Prof....
1
Ausbau eines zukunftsfähigen Energiemix aus erneuerbaren und fossilen Energien in Hessen
Prof. Dr. R. Simon
Januar 2012
2
Gesellschafter der Simon Process Engineering GmbH
Wissenschaftlicher Leiter der Transferstelle für rationelle u. regenerative Energienutzung
Gesellschafter der SP Energycontrol GmbH
S i P ESimon ProcessEngineering GmbH
Prof. Dr. Ralf Simon
Hochschullehrer der Fachhochschule Bingen
Energiebeirat des Landes Rheinland – Pfalzzur Beratung der Landesregierung in energie- politischen Fragen
Gesellschafter der Simon Management Systems GmbH
3
Prognosen der zukünftigen Energiewirtschaft
Erhöhung der Energieeffizienz als wesentlicher Baustein
Bedeutung der Stromspeicherung
Bedeutung des Smart Grid / Virtuellen Kraftwerks
Geschäftsmodelle in der neuen Energiewirtschaft
4Quelle: Schmid J., IWES Kassel Jun. 2010
Nutzenergiebereitstellung für Wärme aus erneuerbaren Energien in Deutschland bis 2050
5
Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Energien und Strombedarf in Deutschland bis 2050
Quelle: Schmid J., IWES Kassel Jun. 2010
6
Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Energien und Strombedarf in Deutschland bis 2050
Regenerative Energiewirtschaft kommt
notwendig: 1. rationelle Energienutzung2. alle EE – Typen werden benötigt, v. a.
fluktuierende Stromerzeuger sind die zu-künftige Basis der Stromwirtschaft
7
Prognosen der zukünftigen Energiewirtschaft
Erhöhung der Energieeffizienz als wesentlicher Baustein
Bedeutung der Stromspeicherung
Bedeutung des Smart Grid / Virtuellen Kraftwerks
Geschäftsmodelle in der neuen Energiewirtschaft
8BMWi, 2010
durchschnittliche Preissteigerung zw. 2000 und 2009 um 9,1 % pro Jahr
Entwicklung der Strompreise für Industriekunden
9BMWi, 2010
durchschnittliche Preissteigerung 2000 und 2009 um 9,8 % pro Jahr
Entwicklung der Gaspreise für Industriekunden
10
Fazit:
wenn wir in den Unternehmen nichts tun, verdoppeln sich die derzeitigen Energieausgaben für Unternehmen in weniger als 8 Jahren
die Steigerung der Energieeffizienz der Unternehmen ist ein wesentlicher Wettbewerbsvorteil
11
Ziel: Realisieren der umfangreichen Effizienzverbesserungspotenziale in der Industrie
• Ab 2013 werden Steuerermäßigungen im Bereich der Energie- und Stromsteuern mit einem nachweisbaren Beitrag zur Energie-einsparung gekoppelt.
• Effizienzpotenziale sollen sichtbar gemacht werden.
DIN EN 16001 bzw. ISO 50001
Gesetzliche Rahmenbedinungen
Einführung von Energiemanagmentsystemen
Energiekonzept der Bundesregierung, verabschiedet im Bundestag und Bundesrat am 28.09.2010
12
Ziel: Realisieren der umfangreichen Effizienzverbesserungspotenziale in der Industrie
• Ab 2013 werden Steuerermäßigungen im Bereich der Energie- und Stromsteuern mit einem nachweisbaren Beitrag zur Energie-einsparung gekoppelt.
• Effizienzpotenziale sollen sichtbar gemacht werden.
DIN EN 16001 bzw. ISO 50001
Gesetzliche Rahmenbedinungen
Einführung von Energiemanagmentsystemen
Energiekonzept der Bundesregierung, verabschiedet im Bundestag und Bundesrat am 28.09.2010
1. Referentenentwurf des BMF zu den energiesteuer-lichen Entlastungen vorgestellt am 2. Energiesteuer-tag vom 25.11.2011
Eckpunkte:
Stufe 1 ab 2013: Start der Einführung von EnMS als Voraussetzung für Entlastungen. Abschluss bis spätestens Ende 2014
Stufe 2 ab 2015: Erreichen von konkreten Einspar-zielen der Unternehmen (0,9 % bei Energieerzeug-nissen, 1,3% bei Strom)
z. Z. in Ressortabstimmung. Kabinettsitzung am 15.02.2012 vorgesehen. Abschluss des Gesetz-gebungsverfahrens vor parlamentarischer Sommer-pause 2012
13
Prognosen der zukünftigen Energiewirtschaft
Erhöhung der Energieeffizienz als wesentlicher Baustein
Bedeutung der Stromspeicherung
Bedeutung des Smart Grid / Virtuellen Kraftwerks
Geschäftsmodelle in der neuen Energiewirtschaft
14
Herausforderung: Regelfähigkeit und Stromspeicherung
Bildquelle: BMU Leitstudie 2050; EE – Anteil 78%
Zukünftige residuale Last verlangt Strom-speicher verschiedenster Art
Speicher sollten, um auch im Bereich der Spannungshaltung einsetzbar zu sein, dezentral sein.
Dezentrale Speicher brauchen eine Ein-bindung in ein smart Grid / virtuelles Kraftwerk
Residuale Last = Last minus ungesteuerte EE- Einspeisung minus ungesteuerte KWK - Einspeisung
15Quelle: neue energie, November 2011
Flächendeckende Abschaltungen von Windkraftanlagen finden heute schon statt.
Abschaltungen in 2010
16
Stromspeicher 1 – Batterie bzw. Akkumulator
Batterie als Stromspeicher z. Z. teuer
Zukunftsthema
bei der Geschwindigkeit des Ausbaus der fluktuierenden EE muss die Ge-schwindigkeit der Batterieentwicklung deutlich erhöht werden
17
Stromspeicher 2 - Pumpspeicherkraftwerk
Pumpspeicherkraftwerke bewährte Technik der zentral versorgten Stromwelt.
keine dezentrale Lösung, nur im Sinne der Frequenzhaltung einsetzbar. Keine Spannungssteuerung im Verteilnetz möglich
lange Bauzeiten, hohe Startinvestitionenzu wenig geeignete Möglichkeiten
18
Stromspeicher 3 – Sabatier - Effekt
Hohes Potential, Im MegaWatt – Bereich als Prototyp im Aufbau, als Langzeitspeicher geeignet.
Erhöhung des Wirkungsgrads notwendig
Bildquelle, JUWI bzw. Specht, ZSW 2009
19
Stromspeicher 4 – virtueller Stromspeicher
Wärme Gas
Strom
EHeizer, WP
KWK
Elektrolyse+ Sabatier
SpeicherSpeicher
Speicher
Druckluft Kälte Produktion
Speicher Speicher Speicher
Indu
strie
/Gew
erbe
Ver
sorg
ungs
netz
e
unvollständige Darstellung
20
Ausnutzen vorhandener Strukturen, wie KWK, Laststeuerung1, industrielle Kältespeicher, industrielle Druckluftspeicher2, elektrische Wärmeerzeuger wie Wärmepumpe, Elektroheizer mit Speicher
Win-Win-Situation zwischen Verteilnetzbetreiber und ansässiger Industrie / Gewerbe Symbiose zwischen Versorger und Industrie zum optimierten Netzmanagement
Stromspeicher 4 – virtueller Stromspeicher
1: kommt aus dem Energiemanagementsystem, das z. Z. in vielen Firmen eingeführt wird2: z. Z. werden Druckluftspeicher, Druckluftnetze während der Produktion genutzt. Warum
sollten nicht während Phasen des Stromüberschusses nutzbar sein? Gleiches gilt für Kältespeicher
21
Prognosen der zukünftigen Energiewirtschaft
Erhöhung der Energieeffizienz als wesentlicher Baustein
Bedeutung der Stromspeicherung
Bedeutung des Smart Grid / Virtuellen Kraftwerks
Geschäftsmodelle in der neuen Energiewirtschaft
22
Überregionale Lieferung von Regelenergie durch einvirtuelles Kraftwerk
Virtuelles Kraftwerk made in Rheinland-Pfalz
Heute: Betrieb und Weiterentwicklung von diversen virtuellen Kraftwerken in Deutschland
Systembereitsteller
gefördert vomMinisterium für Umwelt, Forsten u. Verbraucherschutz (MUFV), Rheinland-Pfalz
23
Positive Richtung Negative Richtung
Stromerzeuger(z.B. Kraftwerke, Notstrom-Diesel, etc.)
Stromverbraucher(z.B. Elektrolysen, Schmelzöfen, etc.) (z.B. Mühlen, Pumpen, Verdichter, etc.)
Stromverbraucher
Stromerzeuger (z.B. Kraftwerke, BHKW-Anlage, etc.)
Leistung erhöhen oder „EIN“ Leistung absenken oder „AUS“
Last absenken oder „AUS“ Last erhöhen oder „EIN“
Verbrauch= Unterspeisung
Erzeugung> Verbrauch= Überspeisung
Erzeugung<
Möglichkeiten der Fahrweisenänderung
24
Märkte für flexible Erzeuger und Verbraucher im virtuellen Kraftwerk
im Bereich der Regelenergie (ÜNB)• Primärregelleistung • Sekundärregelleistung• Minutenreserve
im Bereich des Stromhandels• Marktorientierte Fahrweise von Anlagen• Direktvermarktung EEG – Anlage (Regelenergie, Flexprämie,
Optimierung des Marktprämiemodells)
im Bereich der Ausgleichsenergie (Bilanzkreis)• Bilanzkreismanagement• Reservestrommärkte
im Bereich der Netzentgelde• EnWG §14a (vielleicht zukünftig)
26
Markt: Minutenreserve – technische Anforderungen
bei umfangreichen oder länger andauernden Störungen oder zur Ablösung der Sekundärregelleistung
positive und negative Minutenreserve getrennt ausgeschrieben
Aufruf: telefonischAn- und Abfahrzeit: 15 minMindestleistung: 10 MW (Inkrement in 1 MW-Schritten)
Ausschreibung: täglich für 6 Zeitscheiben a 4 Stunden
Vertragsdauer: 4 Stunden
27
Markt: Minutenreserve – technische Anforderungen
bei umfangreichen oder länger andauernden Störungen oder zur Ablösung der Sekundärregelleistung
positive und negative Minutenreserve getrennt ausgeschrieben
Aufruf: telefonischAn- und Abfahrzeit: 15 minMindestleistung: 10 MW (Inkrement in 1 MW-Schritten)
Ausschreibung: täglich für 6 Zeitscheiben a 4 Stunden
Vertragsdauer: 4 Stunden
Änderungen vom 18.10.2011
- automatischer Datenaustausch zur Aktivierung von Minutenreserve ab dem 02.07.2012
- Mindestangebotsgröße ab dem 02.07.2012 nur noch 5 MW
- Regelzonenübergreifendes Poolen von Anlagen ist zur Erreichung der Mindestangebotsgröße zulässig
28
Positive Minutenreserve – Ausschreibungsergebnisse 2011
Leistungspreis: mittleres Ergebnis: für die Bereitstellung von Leistung wird im Jahresmittel ein Betrag von 2.751 €/MW a gezahlt1
Arbeitspreis:mittleres Ergebnis: für erzeugten Strom wird im Jahresmittel ein Betrag von 371 €/MWh gezahlt1
www.energycontrol24.de
1 hochgerechnet auf dem Stand vom 27.12.2011
29
Negative Minutenreserve – Ausschreibungsergebnisse 2011
www.energycontrol24.de
Leistungspreis: mittleres Ergebnis: für die Bereitstellung von Leistung wird im Jahresmittel ein Betrag von 36.774 €/MW a gezahlt1
Arbeitspreis:mittleres Ergebnis: für aufgenommenen bzw. nicht erzeugten Strom wird im Jahresmittel ein Betrag von 71 €/MWh gezahlt1
1 hochgerechnet auf dem Stand vom 27.12.2011
30
Prognosen der zukünftigen Energiewirtschaft
Erhöhung der Energieeffizienz als wesentlicher Baustein
Bedeutung der Stromspeicherung
Bedeutung des Smart Grid / Virtuellen Kraftwerks
Geschäftsmodelle in der neuen Energiewirtschaft
31
Beispiel 1: Wärmepumpe in der Gewerbe / Verwaltung / Kranken-haus, usw.
www.energycontrol24.de
32
Daten der Wärmepumpe
Wärmeleistung: 350 kWCOP 3,0Speicher 10.000 l
Strompreis 0,135 €/kWh (ohne MwSt.)
Ansatz Aufteilung Leistungspreis 70% / 30%zwischen Contractor und Händler
Beispiel 1: Wärmepumpe in der Gewerbe / Verwaltung / Kranken-haus, usw.
www.energycontrol24.de
33
Simulationsergebnisse
Fall 2: besondere Marktstrategie des Händlersd.h. Arbeitspreis so wählen, dass ein Aufruf sicherd.h. Leistungspreis so wählen, dass Pool in Vorhaltung
Betriebskosten in €/a
Kosten Strombezug 28.131Einnahmen virtuelles Kraftwerk -8.795Betriebskosten 19.336
Aufschlüsselung der EinnahmenEinnahmen MR Leistungspreis -2.424eingesparte Stromkosten -6.371MR Arbeitspreis 0Gesamt -8.795
Beispiel 1: Wärmepumpe in der Gewerbe / Verwaltung / Kranken-haus, usw.
Basis: MRL Preise in 2010 www.energycontrol24.de
34
Beispiel 2: BHKW im virtuellen Kraftwerk
www.energycontrol24.de
35
Beispiel 2: Erlöspotentiale bei der Stromvermarktung mit Minutenreserve
www.energycontrol24.de
36
• lokal optimierte Energieversorgungssysteme schaffen• Ressourcenschonung• Umweltentlastung• Wertschöpfung• Kundenbindung
• Flexible Nutzung unterschiedlicher – heute schon vorhandener – virtueller Speicher sinnvoll
• Vernetzung der vorhandenen Infrastrukturen heute schon wirtschaftlich
Fazit
37
Einladung zur: „Fachtagung Kommunaler Klimaschutz“
am 09.02.2012
Anmeldung und weitere Informationen unter:
www.tsb-energie.de
Wo: Fachhochschule Bingen
Wann: 09.02.201209:30 – 16:00 h