Analyse der Wechselwirkung von CO -Einsparungen …...[1]VDE ETG: VDE-Studie: Energiespeicher für...
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International ETG Congress 2017 Poster 2.4 Analyse der Wechselwirkung von CO 2 -Einsparungen und Strompreismodellen für eine Liegenschaft mit Eisspeicher I. Motivation Projektpartner Mit Unterstützung von Forschungsprojekt „Energienetz Berlin Adlershof“ (03ET1038G) Der steigende Anteil von erneuerbaren Energien führt zu einem zunehmendem Bedarf an flexiblen Lasten und Speichern [1], [2]. Ein Energiemedium-übergreifendes Smart Grid, wie in Abbildung 1 dargestellt, bietet solche Flexibilitäten durch Kopplung von thermischen und elektrischen Netzen. Hier werden mögliche Strompreismodelle als Anreiz zur Lastverschiebung hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und CO 2 -Einsparungen analysiert. II. Flexible Strompreismodelle Abbildung 2 Korrelation von Residuallast und CO 2 -Emissionen in der 50Hertz-Regelzone im Jahr 2016 (mit Daten aus [4] und [5]) Abbildung 4 Anzahl der Vollzyklen sowie die Verluste des Eisspeichers für unterschiedliche Strompreismodelle Abbildung 3 Jährliche Stromkosten und CO 2 -Emissionen für unterschiedliche Strompreismodelle Abbildung 1 Beispielhaftes Energiemedium-übergreifendes Smart Grid Es werden drei flexible Strompreismodelle mit einem konstanten Strompreis ୪,୰ verglichen. In Tabelle 1 sind die untersuchten Strompreismodelle mit ihren Komponenten gegenübergestellt. Neben einem konstanten Anteil, der für alle Strompreismodelle gleich hoch ist, werden der Preis für Beschaffung und Vertrieb sowie die EEG-Umlage flexibilisiert. Bei den Strompreisen ୪,ଵ , ୪,ଶ und ୪,ଷ wird ein flexibler Preis für Beschaffung und Vertrieb verwendet, der vom Börsenstrompreis abhängt. Der Day-Ahead- Börsenstrompreis wird dazu mit einer Marge für den Stromversorger beaufschlagt. Außerdem wird der Preis nach oben bei 8 ct kWh und nach unten bei -2 ct kWh begrenzt. III. Ergebnisse Während beim Strompreis ୪,ଵ eine konstante EEG- Umlage angenommen wird, wird diese bei ୪,ଶ und ୪,ଷ flexibilisiert. Bei ୪,ଶ wird gemäß [3] der Börsen- strompreis als Index für die EEG-Umlage heran- gezogen. Als Anreiz zur Reduzierung von CO 2 -Emissionen wird bei ୪,ଷ die EEG-Umlage beispielhaft so flexibilisiert, dass sie mit den CO 2 -Emissionen in der 50Hertz- Regelzone korreliert. Abbildung 2 zeigt die Korrelation von Residuallast und CO 2 -Emissionen der Stromerzeugung in der 50Hertz- Regelzone im Jahr 2016. ୪,୰ ୪,ଵ ୪,ଶ ୪,ଷ Entgelte, Umlagen und Steuern 4,66 ct kWh Beschaffung und Vertrieb 3,4 ct kWh -2 – 8 ct kWh (abhängig von Börsenstrompreis) EEG- Umlage 6,34 ct kWh 0 – 12,68 ct kWh (abhängig von Börsenstrompreis) 0 – 12,68 ct kWh (abhängig von Residuallast) Gesamt 14,4 ct kWh 9 – 19 ct kWh 2,66 – 25,34 ct kWh 2,66 – 25,34 ct kWh Tabelle 1 Komponenten der untersuchten Strompreismodelle IV. Zusammenfassung Die betrachteten Strompreismodelle werden an einer Liegenschaft mit Eisspeicher untersucht. Ein wesent- licher Anteil des Stromverbrauchs wird dort für Erzeugung von Kälte zur Klimatisierung und Prozesskühlung eingesetzt. Abbildung 3 zeigt die jährlichen Stromkosten und CO 2 -Emissionen für die untersuchten Preismodelle. Mit ୪,ଶ können 28 % der jährlichen Stromkosten im Vergleich zu ୪,୰ eingespart werden, allerdings steigen die CO 2 -Emissionen leicht an. Die Verwendung von ୪,ଷ führt zu 20 % niedrigeren Stromkosten und 4 % geringeren CO 2 -Emissionen. In Abbildung 4 sind Vollzyklen und Verluste des Eis- speichers dargestellt. Am Beispiel einer Liegenschaft mit Eisspeicher wurden drei flexible Strompreismodelle mit einem konstanten Strompreis verglichen. Die Flexibilisierung der EEG-Umlage abhängig vom Börsenstrompreis führt zwar zu niedrigeren Kosten, aber nicht zu einer Reduzierung der CO 2 -Emissionen. Das Preismodell mit einer flexiblen EEG-Umlage abhängig von der Residuallast führt sowohl zu 20 % niedrigeren Kosten als auch 4 % geringeren CO 2 - Emissionen. Literatur [1] VDE ETG: VDE-Studie: Energiespeicher für die Energiewende. Frankfurt a. M., 2012 [2] Agora Energiewende: Stromspeicher in der Energiewende. Berlin, 2014 [3] Ecofys Germany: Der Spotmarktpreis als Index für eine dynamische EEG-Umlage. Berlin, 2014 [4] ENTSO-E Transparency Platform, online: https://transparency.entsoe.eu/ [5] FFE e.V.: Basisdaten zur Bereitstellung elektrischer Energie. München, 2010 Abbildung 5 Eisspeicher in Adlershof Bei ୪,ଶ und ୪,ଷ wird der Eisspeicher mit 119 bzw. 121 Vollzyklen deutlich häufiger genutzt als bei ୪,୰ mit 43 Vollzyklen. Die Verluste des Eisspeichers sind bei allen betrach- teten Preismodellen ähnlich hoch und liegen zwischen 3,7 % und 4,2 %. Stefan Bschorer, M.Sc. • Dr.-Ing. Maren Kuschke • Prof. Dr.-Ing. Kai Strunz {stefan.bschorer, maren.kuschke, kai.strunz}@tu-berlin.de Technische Universität Berlin, Deutschland
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International ETG Congress 2017 Poster 2.4
Analyse der Wechselwirkung von CO2-Einsparungen und Strompreismodellen für eine Liegenschaft mit Eisspeicher
I. Motivation
Projektpartner Mit Unterstützung von
Forschungsprojekt „Energienetz Berlin Adlershof“ (03ET1038G)
Der steigende Anteil von erneuerbaren Energien führtzu einem zunehmendem Bedarf an flexiblen Lasten undSpeichern [1], [2]. Ein Energiemedium-übergreifendesSmart Grid, wie in Abbildung 1 dargestellt, bietetsolche Flexibilitäten durch Kopplung von thermischenund elektrischen Netzen. Hier werden möglicheStrompreismodelle als Anreiz zur Lastverschiebunghinsichtlich Wirtschaftlichkeit und CO2-Einsparungenanalysiert.
II. Flexible Strompreismodelle
Abbildung 2 Korrelation von Residuallast und CO2-Emissionen in der 50Hertz-Regelzone im Jahr 2016 (mit Daten aus [4] und [5])
Abbildung 4 Anzahl der Vollzyklen sowie die Verluste des Eisspeichers für unterschiedliche Strompreismodelle
Abbildung 3 Jährliche Stromkosten und CO2-Emissionen für unterschiedliche Strompreismodelle
Abbildung 1 Beispielhaftes Energiemedium-übergreifendes Smart Grid
Es werden drei flexible Strompreismodelle mit einemkonstanten Strompreis , verglichen. In Tabelle 1sind die untersuchten Strompreismodelle mit ihrenKomponenten gegenübergestellt. Neben einemkonstanten Anteil, der für alle Strompreismodellegleich hoch ist, werden der Preis für Beschaffung undVertrieb sowie die EEG-Umlage flexibilisiert.Bei den Strompreisen , , , und , wird einflexibler Preis für Beschaffung und Vertrieb verwendet,der vom Börsenstrompreis abhängt. Der Day-Ahead-Börsenstrompreis wird dazu mit einer Marge für denStromversorger beaufschlagt. Außerdem wird der Preisnach oben bei 8 ct
kWh und nach unten bei -2 ctkWh begrenzt.
III. Ergebnisse
Während beim Strompreis , eine konstante EEG-Umlage angenommen wird, wird diese bei , und, flexibilisiert. Bei , wird gemäß [3] der Börsen-strompreis als Index für die EEG-Umlage heran-gezogen.Als Anreiz zur Reduzierung von CO2-Emissionen wirdbei , die EEG-Umlage beispielhaft so flexibilisiert,dass sie mit den CO2-Emissionen in der 50Hertz-Regelzone korreliert.Abbildung 2 zeigt die Korrelation von Residuallast undCO2-Emissionen der Stromerzeugung in der 50Hertz-Regelzone im Jahr 2016.
, , , ,Entgelte, Umlagen und Steuern
4,66 ctkWh
Beschaffung und Vertrieb 3,4 ct
kWh -2 – 8 ctkWh (abhängig von Börsenstrompreis)
EEG-Umlage 6,34 ct
kWh
0 – 12,68 ctkWh
(abhängig von Börsenstrompreis)
0 – 12,68 ctkWh
(abhängig von Residuallast)
Gesamt 14,4 ctkWh 9 – 19 ct
kWh 2,66 – 25,34 ctkWh 2,66 – 25,34 ct
kWh
Tabelle 1 Komponenten der untersuchten Strompreismodelle
IV. Zusammenfassung
Die betrachteten Strompreismodelle werden an einerLiegenschaft mit Eisspeicher untersucht. Ein wesent-licher Anteil des Stromverbrauchs wird dort fürErzeugung von Kälte zur Klimatisierung undProzesskühlung eingesetzt.Abbildung 3 zeigt die jährlichen Stromkosten undCO2-Emissionen für die untersuchten Preismodelle. Mit, können 28 % der jährlichen Stromkosten imVergleich zu , eingespart werden, allerdingssteigen die CO2-Emissionen leicht an.Die Verwendung von , führt zu 20 % niedrigerenStromkosten und 4 % geringeren CO2-Emissionen. InAbbildung 4 sind Vollzyklen und Verluste des Eis-speichers dargestellt.
Am Beispiel einer Liegenschaft mit Eisspeicher wurdendrei flexible Strompreismodelle mit einem konstantenStrompreis verglichen.Die Flexibilisierung der EEG-Umlage abhängig vomBörsenstrompreis führt zwar zu niedrigeren Kosten,aber nicht zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen.Das Preismodell mit einer flexiblen EEG-Umlageabhängig von der Residuallast führt sowohl zu 20 %niedrigeren Kosten als auch 4 % geringeren CO2-Emissionen.
Literatur[1] VDE ETG: VDE-Studie: Energiespeicher für die
Energiewende. Frankfurt a. M., 2012[2] Agora Energiewende: Stromspeicher in der
Energiewende. Berlin, 2014[3] Ecofys Germany: Der Spotmarktpreis als Index für
eine dynamische EEG-Umlage. Berlin, 2014[4] ENTSO-E Transparency Platform, online:
https://transparency.entsoe.eu/[5] FFE e.V.: Basisdaten zur Bereitstellung elektrischer
Energie. München, 2010Abbildung 5 Eisspeicher in Adlershof
Bei , und , wird der Eisspeicher mit 119 bzw.121 Vollzyklen deutlich häufiger genutzt als bei ,mit 43 Vollzyklen.
Die Verluste des Eisspeichers sind bei allen betrach-teten Preismodellen ähnlich hoch und liegen zwischen3,7 % und 4,2 %.
Stefan Bschorer, M.Sc. • Dr.-Ing. Maren Kuschke • Prof. Dr.-Ing. Kai Strunz{stefan.bschorer, maren.kuschke, kai.strunz}@tu-berlin.de
Technische Universität Berlin, Deutschland
