Vision des Bundes zur Energiespeicherung

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    Engineering

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von Daniel Büchel, Vizedirektor un d Programmleiter EnergieSchweiz

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  • 1. "Vision" des Bundes zur EnergiespeicherungDaniel Bchel, Vizedirektor und Programmleiter EnergieSchweizJourne smart energy, Sion, 5. September 2014

2. 2Inhaltsbersicht Entwicklung der "Strom-Welt" Entwicklung der "Gas-Welt" Entwicklung der "l-Welt" Entwicklung im Bereich Forschung 3. 3Schweiz als Batterie und StromdrehscheibeEuropas?Sarasin, 21.10.2013VDE-Studie, 2012Aargauer Zeitung, 02.10.2013Sdostschweiz, 21.10.2010Der Bund, 08.04.2011 4. 4Wegen der Energiewende keine Pumpspeicher?Weltwoche ,10.10.2013NZZ, 27.09.2013Handelsblatt, 23.08.2012Sdostschweiz, 12.05.2011Zrcher Landzeitung, 13.05.2011 5. 5Welche Bedeutung haben Pumpspeicherwerke imzuknftigen Strommarkt? Braucht es mit der Energiestrategie 2050 neue Speicher? Und wenn ja, wie viel Speicherkapazitt? welche Technologien? zu welchem Zeitpunkt? an welchem Standort? ist die Wirtschaftlichkeit gegeben? mit welchem Marktmodell? 6. 6Energiespeicherung hat zunehmende Bedeutung frzuknftiges Energiesystem 7. 7Herausforderungen im StrommarktEin zuknftiges Energieversorgungssystem erfordert zur Integrationerneuerbarer Energien folgende Technologien: Speichertechnologien, um einen allflligen Angebotsberhang zu speichernund bei einem Nachfrageberhang abzugeben Flexible Kraftwerke, um einen allflligen Nachfrageberhang bei fehlenderProduktion zu decken Demand Side Management, um das Nachfrageverhalten derAngebotsentwicklung anzupassen Effizienter Netzbetrieb, Netzausbau und Entwicklung von Smartgridsfr die vermehrte Einspeisung auf der unteren Netzebene und um Verbraucherund Produzenten intelligenter zu verbindenEs sind zustzliche Investitionen ntig fr den UmbauEffizienzsteigerungen sind ntig, um grosse Preissteigerungen zu vermeiden 8. 8Herausforderungen Frdersystem mit Systemeffizienz Anreize fr bedarfsorientierte Erzeugung Kostenreduktion der Technologien frdern und bercksichtigenErneuerbare Energien Investitionsanreize in Kraftwerkskapazitt? Europakompatible Kraftwerke CO2-Kompensation Ausbau- und Erneuerungsbedarf (Bewilligungsverf. und Finanzierung) Investitionen unter Anreizregulierung Effiziente Bewirtschaftung der GrenzkapazittenNetze Pumpspeicheranlagen -> neue Businessmodelle Dezentrale SpeicherDemand Side ManagementSpeichertechnologien undLastmanagementStrukturbereinigungVerpflichtende EffizienzzieleNeue Rollen, neue BusinessmodelleEnergieversorgungsunternehmen Fr wen?Markt EU-kompatibel?KEV, Investitionshilfenund Eigenverbr.regelung,AuktionenBund, PrivatwirtschaftMarkt, CO2-Gesetz,WKK-StrategieStromwirtschaftStrategie Stromnetze,Revision StromVV/VGBund, Kantone, Swissgrid,ElCom, StromwirtschaftPrivatwirtschaft undForschungEnergiestrategie 2050,2. MarktffnungsschrittStromwirtschaft2. Marktffnungsschritt,Revision StromVGStromwirtschaftHerausforderungenMassnahme/Verantwortung 9. 9Der Strommarkt ist bereits heute im Wandel Die Frderung erneuerbarer Energien in Europa hat Auswirkungen auf dieEnergiemrkte: Starker Ausbau PV und Wind, insb. in Deutschland und Italien Die Residuallast (Gesamtlast abzgl. Einspeisung erneuerbarer Energien)wird bei starker PV-Einspeisung besonders ber die Mittagszeit reduziert Erneuerbare Energien verdrngen konventionelle Kraftwerke aus demMarkt Die vermehrte volatile Einspeisung durch erneuerbare Energien bringtneue Anforderungen an die zuknftige Energieversorgung Seit 2008 sind die Strompreise am Grosshandelsmarkt im Abwrtstrend: Nachfragerckgang Steigende Produktionskapazitten (besonders aus erneuerbarenEnergien) Tiefe CO2- und Kohlepreise Schwacher Euro 10. 10Studie: Bewertung von Pumpspeicherkraftwerken inder Schweiz im Rahmen der Energiestrategie 2050 Welche Rolle spielen Pumpspeicherkraftwerke imenergiewirtschaftlichen Umfeld der Energiestrategie 2050?Wie hoch ist dabei der (Ausbau-) Bedarf an Pumpleistungund Pumpenergie? Wie ist die Wirtschaftlichkeit von typischenschweizerischen Pumpspeicherkraftwerken unter derEnergiestrategie 2050 zu beurteilen? Was sind dierelevanten Treiber fr die Wirtschaftlichkeit? Wie sieht eine optimale Regulierung frPumpspeicherkraftwerke im Rahmen der Energiestrategie2050 aus? Welchen Einfluss haben wichtigeStellschrauben des Regulierungsrahmens? Kapazittsmarkt (CH bzw. EU) Befreiung von Netznutzungsentgelten Integration in die europischen Strommrkte 11. 11Studie: Energiespeicher in der Schweiz: Bedarf,Wirtschaftlichkeit und Rahmenbedingungen Technologie- und Kostenentwicklung: Wie sehen die mglichen, realistischen und fr dieSchweiz relevanten Entwicklungen der verschiedenenTechnologien zur Energiespeicherung sowie derenCharakteristika und Kostenkomponenten ber denHorizont bis 2050 aus? Bedarfsanalyse: Was ist der potenzielle Bedarf in der Schweiz anLeistung und Energie aus Speichern in den Szenariender ES 2050? Speichereinsatz, Mrkte und Handlungsempfehlungen: Welche Mglichkeiten des Speichereinsatzes ergebensich? Welche Kosten/ Nutzen resultieren daraus? Welche Handlungsempfehlungen fr eine zuknftigeRegulierung lassen sich daraus ableiten? 12. BedarfsanalyseErgebnisse der Studie DNV KEMA (2013) zum technischen Speicherbedarf in der zuknftigen Stromversorgung12 Kurz- bis mittelfristig (bis 2020) besteht in keinem der untersuchtenSzenarien und Angebotsvarianten ein zustzlicher Speicherbedarf.Grund: Vergleichsweise geringer Zubau an volatilenErzeugungstechnologien bis zum Jahr 2020. Fr den Zeitraum bis 2050 ist jedoch vor allem fr lndliche Netzeein technisch bedingter Speicherbedarf zur Vermeidung unzulssigerNetzberlastungen zu erwarten.Grund: Hoher Zubau dezentraler, volatiler Erzeugungstechnologien,der lokale berspeisungen der Verteilnetze verursacht.Ein grossflchiger Einsatz neuartiger Energiespeicher in derSchweiz erscheint erst langfristig, d.h. im Zeitraum nach 2035,erforderlich bzw. sinnvoll. 13. 13Mgliche Anwendungen von Speichertechnologien Potenziell verschiedene Speichertechnologien verfgbar Unterschiedliche Anwendungsoptionen in Abhngigkeit von Leistung und Speicherdauer Neue Technologien berwiegend fr kurzfristige aber auch dezentrale Anwendung geeignetMikrospeicher KleintechnischeSpeicherMitteltechnischeSpeicherGrosstechnischeSpeicher 100 kW 1 - 10 MW 10 100 MW 100 - 1.000 MWMonate Power-to-GasTage / Wochen PumpspeicherPumpspeicherPower-to-GasStunden / Tage Batterien BatterienPumpspeicherDruckluftspeicherElektrothermischeSpeicherBatterienPumpspeicherDruckluftspeicherElektrothermischeSpeicherMinuten / Stunden Batterien BatterienElektrothermischeSpeicherBatterienPumpspeicherDruckluftspeicherElektrothermischeSpeicherSekunden / MinutenSuperkondensatoren,SpulenSchwungrderBatterienBatterien(Pumpspeicher)(Druckluftspeicher)(Pumpspeicher)(Druckluftspeicher) 14. 14Nutzen der Pumpspeicherkraftwerke: MengeneffektAusgespeicherte Strommengen fr die Schweiz (Quelle: DNV KEMA) 15. 15Nutzen der dezentralen Speicher: VermiedeneAbregelung erneuerbarer Energien Beitrag zur gesicherten Leistungsbereitstellung im Stromsystem und damit zurVersorgungssicherheit Last- und Produktionsverschiebung in breitem zeitlichen Spektrum Systemdienstleistungen zur Erhaltung der Netzstabilitt Untersttzung lokaler Verbrauch der Erzeugung Beitrag der Speicher zur Integration erneuerbarer EnergienVermiedene Abregelung erneuerbarer Energien durch Integration dezentraler Speicher (Quelle: DNV KEMA) 16. 16Winterhilfe - Power-to-Gas als Speichertechnologie ? Um stochastisch anfallenden Strom aus Erneuerbaren Energienzu speichern bzw. ins Winterhalbjahr zu transferieren. 17. 17Kosten und Wirtschaftlichkeitsanalyse Derzeit hohe Kosten neuer Speichertechnologien Erwartung signifikanter Kostendegression insbesondere fr Batterien Ergebnisse Marktsimulationen: Insbesondere dezentrale Speicher knnen langfristig die volkswirtschaftlich gnstigsteLsung zur Integration dezentraler erneuerbarer Energien (z.B. PV) darstellen Trotz steigender Erlse bleibt die Wirtschaftlichkeit aus Sicht der Anlagenbetreiber fraglichPrognose Kosten von SpeichertechnologienWirtschaftlichkeit dezentraler Speicher im Strommarkt250200150100500WWBPOM/C&ENEP/C&EWWBPOM/C&ENEP/C&E2020 2035 2050CHF/kw/JahrReservenSpotmarktKapitalkosten ACKapitalkosten DC 18. 18Empfehlungen fr regulatorischeRahmenbedingungen aus der Studiebergreifendes Ziel: Frderung der Effizienz durch Gewhrleistung derGleichbehandlung von Energiespeichern mit anderen Technologien1. Keine direkte Frderung durch Subventionen oder Investitionszuschsse2. Frderung von Forschung und Entwicklung Langfristig orientierte Frderung Schwerpunkt auf Technologien fr den dezentralen Einsatz Allenfalls Bercksichtigung saisonaler Technologien (Wrmespeicher bzw. Power-to-Gas) Koordination mit internationalen Aktivitten3. Kein individueller Speichermechanismus ABER: Bercksichtigung von Speichern bei Einfhrung eines Kapazittsmechanismus4. Keine spezifische Befreiung von Netzentgelten fr dezentrale Speicher ABER: Gewhrleistung der Gleichbehandlung mit anderen Produktionsanlagen5. Allenfalls Einfhrung einer dezentralen Systemdienstleistung Engpassmanagement6. Keine regulierten Speicher im Eigentum von Netzbetreibern 19. 19Entwicklung "Gas-Welt":Bedeutung fr die Speicherung heute und morgen Die Energiestrategie des Bundesrats zielt in erster Linie darauf ab, dieEndenergienachfrage mittel- bis langfristig massiv zu senken. Das bedeutet auch, dass mittel- bis langfristig der Anteil der fossilenEnergietrger an der Endenergienachfrage entscheidend zurck gehen wird(ohne Bercksichtigung der Mglichkeit von Stromproduktion durch Erdgas) Innerhalb der fossilen Energien wird die Bedeutung von Erdgas aber gestrkt:Erdgas wird auf Kosten von Erdl vor allem bei der Raum- und ProzesswrmeMarktanteile dazu gewinnen. berlagert wird dieser Substitutionseffekt jedoch wiederum durch dieVerringerung der bentigten Raum- und Prozesswrme. Geht die Strategie desBundesrats im Bereich der Energieeffizienz auf, wird zuknftig in den Gebudenund in der Industrie weniger Energie verbraucht. 20. 20Entwicklung "Gas-Welt":Heutige Gasversorgung Erd