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Energiespeicher in Deutschland Bedarf – Technologien – Rahmenbedingungen

Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner et al. FENES, OTH Regensburg

Energy Storage Düsseldorf 24. März 2014

Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 2

Energiewende =

Stromwende

+ Wärmewende

+ Mobilitätswende


Stromwende in Deutschland

Quelle: Sterner, Stadler, 2014


Wärmewende in Deutschland

2010 2050



Mobilitätswende in Deutschland

2010 2050



Überschüsse & Defizite

� Flexibilitätsbedarf

� Speicherbedarf


Vergleich Einspeisesituation Deutschland 2010 und 2030 - exemplarische Woche

�� Wind & PV Einspeisung übersteigt Last �� Verschärfung der Situation durch

�� Weitere Must-Run-Erzeugung (z.B. Biomasse, KWK) �� Restriktionen aus Netztopologie und Netzbetrieb

�� Flexibilität des Energiesystems entscheidend

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Steigender Bedarf von Flexibilität

Quelle: Rotering, IAEW 2014


Überschüsse �� Flexibilitätsbedarf > Speicherbedarf



Entwicklung der Stromüberschüsse bis 100 % EE



Technologien

Das Speicherproblem

ist gelöst


Definition Energiespeicher


Ein Energiespeicher ist eine energietechnische Einrichtung, welche die drei folgenden Prozesse beinhaltet: Laden, Speichern und Entladen, wobei ein Energiespeicher auch nur aus der Speichereinheit oder einem Energieträger bestehen kann. � Nur Stromspeicher sind keine Letztverbraucher


Speicherproblem techn. gelöst �� Wirtschaftlichkeit



Wärmespeicher über Power-to-Heat und flexible KWK als kostengünstige Speicherung (Strom �� Wärme)

Quelle: N-Ergie 2013


Pumpspeicher als effizienter und etablierter Kurzzeitspeicher

Quelle: Schluchseewerk, 2013


Batteriekraftwerke in Primärregelleistung + EE ersetzen Kohlekraftwerke

Quelle: Younicos


Power-to-Gas als Langzeitspeicher & Stromkraftstoff

Quelle: E-On, 2013


Power-to-Gas: zu geringe Auslastung, zu teuer Energiewende: Not-in-my-backyard!

Bildquelle: Sylvia Riedl, pixelio.de

Abhilfe: Meer nutzen & dem Wind folgen


Meer: Große ungenutzte Windpotentiale

Quelle: www.segelenergie.de auf Basis von www.windatlas.dk


1. Ansatz: Segelenergie: Energieschiffe zur Kraftstoffernte Wind � Wasserkraft � Power-to-X � Kraftstoff

Quelle: Sterner, Raith, 2013, www.segelenergie.de


Segelenergie: Energieschiff der 2 – 5 MW Klasse

Konstante Ernte von Windenergie Hohe Auslastung der Anlagen



2. Ansatz: Stromkraftstoffe von Windplattformen



Kosten

&

Rahmenbedingungen

Prof. Dr. Sterner, OTH Regensburg, S. 23 Quelle: Gerhard Mester, 2012


Mythos: „Ökostrom ist teuer“ Wind & Sonne gleichauf / am Günstigsten

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Wind PV Gas & Dampf Steinkohle Kernkraft

Gestehungskosten für neue Kraftwerke in cent / kWh 2013 Einspeisevergütung England neues AKW: 11,3 ct / kWh für 30 Jahre

Quelle: Agora 2013, mit Daten vom Energiewirtschaftlichen Institut zu Köln EWI 2011 - 2013

Nicht enthalten: Speicherkosten Externe Kosten (Entsorgung, CO2)


Entwicklung Energiemix Studie „Geschäftsmodell Energiewende“

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GesamtKernenergieBraunkohleSteinkohleErdgasMineralölEE-StromBiomasseGeothermieSolarthermieBiokraftstoffebiogener Müll

Quelle: Gerhardt et al., 2013 (www.herkulesprojekt.de)


Energiewende lohnt sich – Rendite 4 – 7 % bis 2050 Studie „Geschäftsmodell Energiewende“

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Szenariojahr

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Gutschrift durch BrennstoffeinsparungenPVWind OnshoreWind OffshoreAndere ErneuerbareInfrastrukturkostenE-MobilityPower2Gas und weitere SpeicherWärmepumpenGebäudeisolationKapitalkostenDeckungsbeitrag (inkl. Kapitalkosten)

Quelle: Gerhardt et al., 2013 (www.herkulesprojekt.de)

Deutschland importiert für 100 Milliarden � Primärenergie jedes Jahr, v. a. Kohle, Öl und Gas. �� In 10 Jahren „verbrennen“ wir 1000 Mrd. � �� Investment in EE & Speicher

ist eine attraktive Kapitalanlage


Derzeitige Rahmenbedingungen für Speicher Mögliche Änderungen ��Stromsektor

��Netznutzungsentg.: Neubauten für 20 Jahre befreit (Stromspeicher)

��EEG-Umlage: Alle Stromspeicher (ausschließl. Rückverstromung) ��Stromsteuer: Derzeit nur PSW (andere?)

��Regelenergiemarkt – Teilnahmebedingungen?

��Speicher in den Händen der Netzbetreiber? ��Wärmesektor

��Anreiz für Strom-Wärme-Integration

��Verkehrssektor

��Mehrfachanrechnung (4-Counting) für Stromkraftstoffe

��CO2 Bepreisung als Speichertreiber � Speicherfonds (Kauf: 100 � / t CO2 vs. Entsorgung in der Atmosphäre: 4 � / t CO2)


Energiespeicher ermöglichen die Nutzung intersektoraler Synergien


Zusammenfassung

��Engpassbasierte Überschüsse dominieren ��Energiemarkt sieht bis 70 – 90 % keine Speicher / Flexibilitäten

��Leistungsmarkt (Reservemärkte), Mobilität, Wärme erste Speichermärkte

��Kostenreihenfolge (Merit-Order) der Flexibilitäten

1.� Netzausbau und Ausweitung der EU-Kuppelstellen 2.� Flexibilisierung von Erzeugung (v.a. KWK über Wärmespeicher)

3.� Flexibilisierung des Verbrauchs (DSI, PtH – u.a. Wärmespeicher) 4.� Kurzzeitspeicher (Pumpspeicher, Batterien)

5.� Langzeitspeicher (Power-to-Gas)

Speicher nötig für die Energiewende � wie etablieren?


Weiterlesen Sterner, Stadler Energiespeicher Ab Mitte 2014

im Springer-Verlag

Sterner · Stadler

Energiespeicher

1

Energiespeicher

Michael SternerIngo Stadler

Bedarf · Technologien · Integration

Quelle: http://www.springer.com/springer+vieweg/energie+%26+umwelt/energietechnik/book/978-3-642-37379-4


Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENES) Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg + 49 – (0) 941 – 943 9888 michael.sterner a oth-regensburg.de

www.othr.de/michael.sterner www.segelenergie.de www.power-to-gas.de

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