Energieversorger als Backup Provider?

„Energieversorger als Backup Provider?“
Erkenntnisse aus aktuellen internationalen Speicher-Studien
Smart Grids Week 2016, 13.05.2016
Kurt Leonhartsberger MSc.
Lukas Maul MSc.
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
FH Technikum Wien – Institut für Erneuerbare Energie





Standort ENERGYbase
Bachelor-Studium "Urbane Erneuerbare Energietechnologien" und MasterStudium „Erneuerbare Urbane Energiesysteme“ mit mehr als 300 Studierenden
angewandte F&E auf dem Gebiet der Erneuerbaren Energie
mit derzeit etwa 15 nationalen und europäischen Forschungsprojekten
Schwerpunkte: Speichersysteme, Kleinwind, PV, Smart Grids, Nachhaltigkeit
aktive Mitarbeit in Arbeitsgruppen der Internationalen Energie Agentur (IEA Wind
und PVPS) sowie diversen Technologieplattformen
© FH Technikum Wien 2016 | Leonhartsberger, Maul
IEA Wind Task 27 Meeting in Wien, April 2015
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Elektrische Speicher – Schlüsselkomponente der Energiewende

Storage is one of a number of key technologies that can support
decarbonisation.
(IEA Technology Roadmap Energy Storage, IEA 2015)

Energy Storage is one of the 12 key technologies in the future.
(Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy; Mc Kinsey Global Institute 2013)

Electricity storage considerations should be an integral part of any plans for
electric grid expansion or transformation of the electricity system.
(Electricity Storage – Technology Brief; IRENA 2015)

The energy transition is leading to more cross-sector integration in the energy
system, blurring the boundaries between electricity, heat and transport policies.
In applications like power-to-gas, vehicle-to-grid, and thermal storage combined
with heat pumps, energy storage acts as an enabling technology at the
interface between sectors.
(RE - STORAGE - Policies for Storing Renewable Energy; IEA 2016)
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Elektrische Speicher – Schlüsselkomponente der Energiewende
Quelle:
Mai, T.; Sandor, D.; Wiser, R.; Schneider, T (2012). Renewable Electricity Futures Study: Executive Summary. NREL/TP-6A20
-52409-ES. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory.
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Alternativen: Flexibilisierungsoptionen



Energiewende: Bedarf an Flexibilität
Speicherung eine von mehreren Flexibilitätsoptionen im Stromsektor bzw. im
Zusammenspiel mit anderen Sektoren
Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit entscheidend
Im Stromsektor:
 steuerbare Kraftwerke
 Lastmanagement
 Netzumbau und -ausbau
 Abriegelung EE
 regelbare Ortsnetzstrafos
Wärme, Verkehr, Chemie:
 Potenzial: über 100 GW in D
Quelle: Agora Energiewende (2014) Stromspeicher in der Energiewende
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Energiewende ohne Stromspeicher?
Deutschland
 erst ab 60 % Strom aus EE (laut EEG Ausbaukorridor: 2035)
 kein unmittelbarer Bedarf an Stromspeichern in D in den nächsten 10 bis 20 Jahren
 davor andere Flexibilitätsoptionen kostengünstiger
 je nach Entwicklung konkreter Bedarf erst ab 90 % Strom aus EE gegeben
Europa:
 Bis über 80% EE in Europa kein Speicherbedarf bei Flexibilisierung von Erzeugung
und Nachfrage
USA
 Reduktion der Treibhausgasemissionen im Bereich der Energieproduktion
um 78 % im Vergleich zu 1990 ohne Einsatz von Stromspeichern möglich
Quellen:
Agora Energiewende (2014) Stromspeicher in der Energiewende
Fraunhofer IWES (2014) Roadmap Speicher
Nationale Ozean- und Atmosphärenbehörde, University of Colorado Boulder (2015) An interstate for renewable energy
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Trend – dezentrale Speicher
Global installierte Speicherleistung:



+ 3.630 MW Pumpspeicher
(11,5 GW in Planung)
+ 965 MW Batteriespeicher
~ 735 MW Li-Ionen
Quellen:
Decourt, B., Debarre, R., 2013, Leading the Energy Transition -Electricity Storage.
Eller, A., 2015, Energy Storage Tracker 1Q15 –Executive Summary. Navigant Reseach
Dehamna, A., 2014, Energy Storage Tracker 3Q14 –Executive Summary. Navigant Reseach
Barbour, E. 2015, China up to second for installed capacity of Pumped Hydro. University of Birmingham
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Trend – dezentrale Speicher
Preisentwicklung:



Kostenreduktion Li-Ion: > 60 % bis 2020
jenseits 2030: Preis für (HE-)Li-Ion Zellen: 50 bis 100 €/kWh
äußerst dynamische Preisentwicklung:1 % Preisreduktion alle 4 Wochen
Quelle:
IRENA, 2015: Battery Storage for Renewables: Market Status and Technology Outlook
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Trend – dezentrale Speicher
Nationale Entwicklung:



Befragung der Landesförderstellen sowie
ausgewählter PV-Planer und Errichter
54 % der Batteriespeicher ohne Förderung
errichtet
Akzeptanz und Annahme der
Speicherförderung
Quelle:
Erhebung im Rahmen der PV Marktstatistik 2015 im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie
Nähere Informationen: http://www.nachhaltigwirtschaften.at/iea/results.html/id8425
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Netz- und Systemdienlichkeit dezentraler Speicher




Beitrag zur Energiewende nur bei netzdienlicher Betriebsweise
=> Sicherstellung einer permanenten Begrenzung der max. PV-Einspeiseleistung
Prognosebasiertes Energiemanagement erforderlich
Reduktion der PV-Einspeiseleistung in Deutschland Bedingung für KfW-Förderung
KfW Förderung 2016: Begrenzung auf 50 % der installierten PV-Leistung
Quellen:
Fraunhofer Institut (2013) Speicherstudie 2013
Agora Energiewende (2014) Was wäre, wenn… ein flächendeckender Rollout von Solar-Speicher-Systemen stattfände?
HTW Berlin (2016) Effekte der 50%-Einspeisebegrenzung des KfW-Förderprogramms für Photovoltaik-Speichersysteme
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
MBS+



Konzept für ein dezentral organisiertes Batteriespeicher-Netzwerk
zur Nutzung dezentraler Stromspeicher
für netz- und systemdienliche Anwendungen
z. B zum Ausgleich von Fahrplanabweichungen in Bilanzgruppen
Offene Fragen:
 Identifikation der Aus- bzw. Rückwirkungen auf die Bilanzgruppe
 Evaluierung der technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen auf den
Batteriespeicher aufgrund der externen Speicherzugriffe
 Analyse der Akzeptanz bzw. Bereitschaft potenzieller BetreiberInnen von
Kleinspeichern sowie möglicher Anreizsysteme bzw. Verrechnungsmodelle
 Evaluierung unterschiedlicher Modellierungsansätze und dezentral organisierter
Softwaresysteme zur multikriteriellen, optimalen Steuerung eines dezentral
organisierten Systems
Das Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds im Rahmen des Programms „Energieforschung“ gefördert.
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Forschung – zukünftige Entwicklung



Batterlyser - Evaluierung der Synergieeffekten von Power-to-Gas und
Batteriespeichern
Fokus: Verschränkung von Strom, Wärme und Gas
Teilergebnis: Kostenreduktion von Batteriespeichern zur Kopplung nötig



sChamelonstore – ökologische Bewertung von Batteriespeichern
Fokus: Einbindung und Auswirkung von Speichern
Teilergebnis: Substitution kritischer Rohstoffe zur Verbesserung der
Nachhaltigkeitsperformance



SPIN:OFF - Einsatz eines Redox-Flow Speichersystems in einem Bürogebäude
Fokus: Erhöhung der Eigenbedarfsdeckung und Reduktion der Lastspitzen
Ziel: Demonstration; Entwicklung eines selbstlernenden, prädikativen BMS
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Technologische Trends und Entwicklungen

Kostenreduktion auf Zell- und Systemebene

Redox Flow Systeme: bessere und günstigere Elektrolyten, Lösungsmittel und
Elektrodenpaare verfügbar (Post-Vanadium)

Niedrigtemperatur-NAS Batterie (Betriebstemperaturen < 150 °C)

Wasserstoffspeicherung gewinnt an Bedeutung (z.B. in Salzkavernen auf hohem
Druckniveau)

Neue Batterietechnologien:
–
–
–
Lithium-Metall (hohe Energiedichte)
Zink-Luft / Metall-Luft
Lithium-Schwefel Batterien (kostengünstig)
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Zusammenfassung





Speicher werden klar als Entwicklungsschwerpunkt identifiziert
Notwendigkeit in der Energiewende sowie Schlüsselrolle im Hybridnetz
Flexibilisierungsmechanismen – low hanging fruits
Kostenreduktion dezentraler Speicher
Trend zum Heimspeicher – Schwarmintelligenz erforderlich

Energieversorger als Back – Up Provider?

System operators occupy a unique and privileged position in the electricity
system that provides them with unmatched insight into system needs. This
could allow them to pull together value streams that could contribute
significantly to the viability of storage – but which are not accessible to
other actors.
(RE - STORAGE - Policies for Storing Renewable Energy; IEA 2016)
Smart Grids Week 2016 | Energieversorger als Backup Provider?
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Kurt Leonhartsberger, MSc
FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie
Mail: [email protected]
Telefon: +43 664 619 25 86
Lukas Maul, MSc
FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie
Mail: [email protected]
Telefon: +43 664 619 25 86
15