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Abschlussworkshop des Forschungsprojekts StoRES
Einführung: Flexibilitätsbedarf im Stromsektor, Anwendungen und Klassifikation von SpeichernWolf‐Peter SchillBerlin, 11. Dezember 2014
Übersicht
1. Flexibilitätsanforderungen der Energiewende
2. Speicher und andere Flexibilitätsoptionen
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Flexibilitätsanforderungen der Energiewende
Eigenschaften von Windkraft und PV
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• Steigende EE‐Anteile in Deutschland implizieren wachsende Bedeutung von Windkraft und PV
• Besondere Eigenschaften:• Fluktuierende Erzeugungsmöglichkeiten
• Kurzfristige Prognoseabweichungen
• Nicht synchron mit Netz verbunden
• Standorte EE und Last vs. historische Netzkonfiguration
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Fluktuierende Erzeugungsmöglichkeiten
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Schill (2013), Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung. Lastdaten 2010, inkl. Netzverlusten. EE basierend auf historischer Einspeisung von 2012. Laufwasserkraft und Biomasse annahmegemäß unflexibel.
Überschüsse und Residuallastdeckungsbedarf
Größere Lastgradienten
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Schill (2014), Energy Policy
Steigender kurzfristiger Flexibilitätsbedarf
Kurzfristige Prognoseabweichungen
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Exemplarische Woche 2013. Eigene Darstellung basierend auf Viertelstundendaten von 50Hertz
Zusätzliche Ausgleichserfordernisse
Zeitliche und räumliche Flexibilitätsanforderungen
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• Ausgleich der erwarteten, fluktuierenden Residuallast:• Tages‐ und Saisonausgleich
• Temporäre Überschusssituationen
• Lastgradienten
• Spitzenlastdeckung
• Ausgleich von Prognosefehlern• Räumlicher Ausgleich
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Grundsätzlich nichts neues in StromsystemAber Anforderungen und Art der Bereitstellung verändern sichBeiträge von Speichern und anderen Flexibilitätsoptionen
Arbitragewert
Kapazitätswert
Regelleistungswert
Netzbezogener Wert
Darüber hinaus diverse Nischen-bzw. Off-Grid-Anwendungen
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Speicher und andere Flexibilitätsoptionen
Kategorisierungen von netzgebundenen Speichertechnologien
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• Nach Energieform der Inputs und Outputs• Power‐to‐Power, X‐to‐Power, Power‐to‐X
• Nach zwischengespeicherter Energieform• Mechanisch, elektrochemisch, chemisch, thermisch, ...
• Nach Entladedauer• Minuten, Stunden, Tage, Wochen
• Nach Einsatzzweck und Netzebene• Übertragungs‐/Verteilnetze
• Dezentral, netzbezogen, Mischformen
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Illustration der Einsatzgebiete von Stromspeichern
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A: Tagesausgleich, GradientenB: Integration von ÜberschüssenC: Saisonausgleich und Spitzenlastdeckung – ggf. sehr lange Speicherdauer
Schill (2013), Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung
Flexibilitätsoptionen BeispieleStromspeicher Mechanische, elektrochemische,
chemische Stromspeicher Kurzzeit‐, Tages‐ und Saisonspeicher
Erzeugungsseitige Optionen Indirekte Wasserspeicherung Flexibilisierung KWK und Biomasse Angepasste Einspeisung FEE Flexible konventionelle Kraftwerke
Nachfrageseitige Optionen Lastverschiebung Lastreduktion
Neue flexible Lasten Power‐to‐Heat Power‐to‐Gas Power‐to‐Mobility
Netzseitige Optionen Netzausbau und ‐optimierung Leistungselektronik
Speicher und andere Flexibilitätsoptionen
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Funktionale Stromspeicher, „Power-to-Power“
„X-to-Power“
„Power-to-X“
Illustration: Speicher im Kontext anderer Flexibilitätsoptionen2
A: Residuallastglättung: Power‐to‐PowerB: Integration von Überschüssen: Power‐to‐PowerD: Flexibilisierung thermischer Erzeuger: Power‐to‐Power, X‐to‐PowerE: Neue steuerbare Lasten: Power‐to‐X
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RedaktionWolf‐Peter Schill | [email protected]