Transcript Lastkurve
Förderung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern gehört ins EEG Diskussionsbeitrag des SolarenergieFördervereins Deutschland e.V. (SFV) Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck (Geschäftsführer SFV) Unter Mitwirkung der Professoren. Eberhard Waffenschmidt (Elektrische Netze, FH Köln) Ingo Stadler (Erneuerbare Energie u.Energiewirtschaft, FH Köln) Volker Quaschning (Regenerative Energiesysteme, HTW Berlin), sowie der Herren Michael Brodt u. Herrn Klaus Köln (UfE GmbH) und vieler ehrenamtlicher Mitstreiter 1 GW / a 7 7,4 7,5 Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung 6 5 4,24 Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13 Auswertung und Grafik durch SFV 4 3,00 3 2 1 0,76 0,74 0,23 2010 2011 2010 2015 bisher 2020 2025 2030 0,23 0,39 0,39 2035 2040 2045 2050 2 GW / a 7 7,4 7,5 Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung 6 5 4,24 Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13 Auswertung und Grafik durch SFV 4 3,00 3 2 1 0,76 0,74 0,23 2010 2011 2010 2015 bisher 2020 2025 2030 0,23 0,39 0,39 2035 2040 2045 2050 3 Leistung Lastkurve 40 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 4 Leistung Lastkurve 40 GW 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 5 Leistung Lastkurve 40 GW 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 6 Leistung Lastkurve 40 GW 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 7 Leistung Lastkurve 40 GW 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 8 Leistung Lastkurve 40 GW Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 9 Leistung Lastkurve 40 GW Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 10 Leistung Lastkurve 40 GW Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 11 Leistung Lastkurve 40 GW Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 12 Leistung Lastkurve 40 GW Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 13 Leistung Lastkurve 40 GW Vergangenheit: Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke Konventionelle Leistung 10 GW Solar 2011 Solar 2011 Uhrzeit 14 Leistung Lastkurve 40 GW 48 GW 40 GW 40 GW Viel Sonne Uhrzeit 15 PV- Wachstum (und Windwachstum) wird verhindert durch Grundlastkraftwerke 16 Leistung Lastkurve Ca. 50 GW Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden? Uhrzeit 17 Leistung Lastkurve Ca. 50 GW Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden? Uhrzeit 18 Leistung Deckung der Residuallast Grundlastkraftwerke Mittellastkraftwerke Spitzenlastkraftwerke *) Reihenfolge aus didaktischen Gründen vertauscht 19 Leistung Deckung der Residuallast Grundlastkraftwerke jeweils ca. 70 % ihrer Leistung ist nicht abregelbar Mittellastkraftwerke abregelbar Spitzenlastkraftwerke 20 Leistung Deckung der Residuallast im Sommer *) Nicht abregelbare Kraftwerksleistung Abregelbare Kraftwerksleistung Grundlastkraftwerke jeweils ca. 70 % ihrer Leistung ist nicht abregelbar Mittellastkraftwerke abregelbar Spitzenlastkraftwerke *) Im Winter ist Zahl der Grundlastkraftwerke gleich. Aber erheblich mehr Mittel- und Spitzenlastkraftwerke sind im Einsatz. 21 Leistung Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen? Lastkurve Ca. 50 GW Nicht abregelbare Kraftwerksleistung Ungepufferte PV-Leistung Abregelbare Kraftwerksleistung Uhrzeit 22 Leistung Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen? Lastkurve Ca. 50 GW Nicht abregelbare Kraftwerksleistung Ungepufferte PV-Leistung Abregelbare Kraftwerksleistung …abgeregelt Uhrzeit 23 Leistung Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen? Lastkurve Ca. 50 GW Nicht abregelbare Kraftwerksleistung Ungepufferte PV-Leistung Uhrzeit 24 Leistung Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen? Lastkurve Ca. 50 GW Nicht abregelbare Kraftwerksleistung PV wird abgeregelt Ungepufferte PV-Leistung Uhrzeit 25 Leistung Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen? Lastkurve Ca. 50 GW Nicht abregelbare Kraftwerksleistung PV wird abgeregelt Ungepufferte PV-Leistung Uhrzeit 26 Leistung Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen? Lastkurve Ca. 50 GW Nicht abregelbare Kraftwerksleistung PV wird abgeregelt Ungepufferte PV-Leistung Uhrzeit 27 Lastkurve 28 Lastkurve 29 Lastkurve 30 Lastkurve 31 Lastkurve 32 Lastkurve 33 Lastkurve Ausschließlich für Grundlastkraftwerke 34 Zahl der Grundlastkraftwerke kontinuierlich vermindern 35 Maßnahme 1 Lastkurve Grundlastkraftwerke zurückdrängen 36 Maßnahme 1 Lastkurve Grundlastkraftwerke zurückdrängen 37 Maßnahme 1 Lastkurve Grundlastkraftwerke zurückdrängen 38 Maßnahme 1 Lastkurve Grundlastkraftwerke zurückdrängen 39 Grundlastkraftwerke Braunkohle oder Atom Hohe Investitionskosten - Brennstoff billig CO2-Ausstoß sehr hoch Schwer regelbar 40 Grundlastkraftwerke Braunkohle oder Atom Hohe Investitionskosten - Brennstoff billig CO2-Ausstoß sehr hoch Schwer regelbar Blockheizkraftwerke -> Strom und Wärme gleichzeitig Erdgas – später EE-Methan (Brückentechnik im guten Sinn) CO2-Ausstoß geringer Leicht regelbar 41 PV-Anlagen übernehmen neue Aufgaben: 1. Nachtversorgung 42 Lastkurve Ausschließlich für Grundlastkraftwerke Mögliche Spielräume nutzen 43 1. Grundlastkraftwerke reduzieren 2. Spielräume nutzen SFV - Vorschlag: Solareinspeisungsspitzen kappen, zwischenspeichern abends und nachts einspeisen. 45 Nur mit dem Bau von Pufferspeichern ist die zukünftige Abregelung der PV zu vermeiden. Aber: Stromwirtschaft baut keine Speicher. Der SFV schlägt vor: PV-Betreiber installieren die fehlenden Speicher selbst 46 Warum Integration in die PV-Anlage? Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen 47 Warum Integration in die PV-Anlage? Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern 48 Warum Integration in die PV-Anlage? Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom 49 Warum Integration in die PV-Anlage? Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher 50 Warum Integration in die PV-Anlage? Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher Autonome Regelmechanismen 51 Warum Integration in die PV-Anlage? Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher Autonome Regelmechanismen Modell auch für den Sonnengürtel der Erde 52 Herleitung von Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität 53 Leistung Peakleistung 1,0 Peak Uhrzeit Leistung Peakleistung 1,0 Peak 0,3 Uhrzeit Leistung Peakleistung 1,0 Peak 0,3 Uhrzeit Leistung Peakleistung 1,0 0,3 Peak Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak Uhrzeit Leistung Peakleistung 1,0 Peak 3 kWh/kWp 0,3 Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak 3 kWh/kWp Uhrzeit Direkteinspeisung Leistung in kW / kWp Einspeisung aus Speicher An sonnigen Tagen… Einspeisung = 0,3 peak Uhrzeit 59 Darstellung bei Voller Solareinstrahlung Leistung Lastkurve Konventionelle Leistung Konventionelle Leistung Stand heute Zubau 1 Stand heute Uhrzeit 60 Bei voller Solareinstrahlung Lastkurve Leistung Konventionelle Leistung Konventionelle Leistung Zubau 2 Stand heute Zubau 1 Stand heute Uhrzeit 61 Leistung Vergleich der Einspeiseleistungskurven bei Vervierfachung des PV-Zubaus ohne oder mit Pufferspeicher Lastkurve Lastkurve Zubau ohne Pufferspeicher Zubau mit Pufferspeicher Solarleistung heute Solarleistung heute Uhrzeit Entscheidend ist die Solarleistungskurve bei voller Sonneneinstrahlung. Bei Zubau mit Pufferspeichern ist ihr Abstand zur Lastkurve fast konstant. 62 Direkteinspeisung Einspeisung aus Speicher Leistung in kW / kWp 0,3 0,3 Sonne unter 0,3 peak Sonne etwas über 0,3 peak Viel Sonne… Einspeisung = 0,3 peak Uhrzeit 63 Leistung Viel Sonne Lastkurve Wenig Sonne Lastkurve Zubau mit Pufferspeicher Mit Pufferspeicher Bisherige Solarleistung Bisher Uhrzeit Technische Umsetzung Einspeiseobergrenzregler Pufferbatterie Netzstabilisierungsregler 65 Solargenerator MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Wechselrichter Einspeise- Zähler Öffentliches Netz 66 Solargenerator MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Wechselrichter EinspeiseObergrenzRegler 0,3 Peak Überschuss BatterieLadegerät Batteriemanagement Einspeise- Zähler Batterie Öffentliches Netz 67 Solargenerator MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Überschuss EinspeiseObergrenzRegler 0,3 Peak Wechselrichter Haushalt Stromverbraucher BatterieLadegerät Batteriemanagement Verbrauchs Einspeise- Zähler Zähler Batterie Öffentliches Netz 68 PV-Anlagen übernehmen neue Aufgaben: 2. Netzstabilisierung 69 Solargenerator MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Überschuss EinspeiseObergrenzRegler 0,3 Peak Wechselrichter Haushalt + / - Korrektursignal Stromverbraucher BatterieLadegerät Batteriemanagement Verbrauchs NetzstabilisierungsRegler Zähler Einspeise- Zähler Batterie Öffentliches Netz 70 Zur energieintensiven Industrie Zu den EE-Methan und EE-MethanolProduktionsanlagen Hochspannungsnetz Solarstrom K-Strom Niederspannungsnetz Die solare Energie wird nicht nur um die Mittagszeit, sondern ganztägig geliefert und gelangt bis in das Hochspannungsnetz 71 Solar-Überschuss rund um die Uhr für EE-Methan und EE-Methanol Leistung Solarleistung Lastkurve Zubau mit Pufferspeicher Stand 2011 Stand 2011 Uhrzeit Alternativen ? Eigenverbrauch Demand Side Management Gaskraftwerke 73 Möglichkeiten der Abhilfe? - Eigenverbrauch? - Demand Side Management? - Bau von rasch regelbaren Gaskraftwerken (GuD)? 74 Minderentnahme aus dem Netz Eigenverbrauchs-Optimierung Leistung Lastkurve Konventionelle Leistung Mindereinspeisung ins Netz PV ohne Pufferspeicher Uhr75 Demand Side Management Leistung Lastkurve Konventionelle Leistung Mehr Verbrauch Weniger Verbrauch PV ohne Pufferspeicher Uhr 76 Ablaufplan für die Energiewende Ziel: Bildung einer strategischen Reserve aus EE 77 Strategische Reserve: EE-Methan und EE-Methanol EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher Dezentrale KWKAnlagen EE-Methan im Gasnetz KWK u. GuDKraftwerke Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne Vergleichmäßigte Überschüsse aus Sonne und Wind … …erzeugen aus CO2 und H2O … EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher EE-Methanol EE-Methan . EE-Methan im Gasnetz KWK u. GuDKraftwerke Dezentrale KWKAnlagen Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne Start Pufferspeicher für PV-Anlagen PV-Überschüsse auch nachts verfügbar Vergleichmäßigte Überschüsse aus Sonne und Wind … …erzeugen aus CO2 und H2O … EE-Methanol EE-Methan . Pufferspeicher für Windparks Wind-Überschüsse werden geglättet Grundlastkraftwerke stilllegen Überschüsse werden nicht mehr abgeregelt EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher EE-Methan im Gasnetz KWK u. GuDKraftwerke Dezentrale KWKAnlagen Ziel: EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne Markteinführung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern im EEG • Kompatibilität ungepufferter PV mit dem derzeitigen Kraftwerkspark zukünftig nicht mehr gegeben • SFV-Vorschlag: PV-Betreiber sollen notwendige Pufferspeicher selbst installieren • Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität • Technische Umsetzung: Speicherung, Netzstabilisierung • Gesetzliche Bestimmungen zur Ergänzung des EEG • Alternative – Eigenverbrauch? • Alternative - Demand Side Management? • • Ablaufplan bis zum Endziel „Strategische Reserve für Wochen ohne Wind und Sonne“ beginnt mit PV-Pufferung 81 §§ Gesetzliche Bestimmungen Zur Ergänzung des EEG (SFV-Vorschlag) 82 1. Reduzierung der Einspeiseleistung auf 30 Prozent der Peakleistung befreit von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement §§ Absatz 1 Solarstromanlagen, deren Einspeisewirkleistung am Verknüpfungspunkt mit dem aufnahmepflichtigen Netz durch eine technische Einrichtung auf 30 Prozent der Peakleistung reduziert ist, werden von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement (nach §§ 6 und 11 EEG 2012) befreit. Absatz 2 Die verpflichtende Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung gilt für den gesamten aus diesen Anlagen in das Versorgungsnetz eingespeisten Strom einschließlich zwischengespeicherten Solarstroms. Absatz 3 Zusätzlich zum Zweck der Netzstabilisierung eingespeister Strom unterliegt nicht der Reduzierung nach den Abs.1 u. 2 83 2. Speicherbereitstellungsvergütung §§ Absatz 1 Für die Integration eines Pufferspeichers in eine auf 0,3 der Peakleistung leistungsreduzierte PV-Anlage wird eine jährliche Speicherbereitstellungsvergütung durch den regelverantwortlichen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) gezahlt. Absatz 2 Die Laufzeit der Speicherbereitstellungsvergütung beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Speicherinstallation an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel der in Absatz 3 genannten Speicherbereitstellungsvergütung gezahlt. Absatz 3 Die Speicherbereitstellungsvergütung beträgt jährlich 80 Euro für eine Speicherkapazität von 1 kWh. Eine nachträgliche Erweiterung des Speichers in Schritten von 1 kWh ist zulässig und wird ebenfalls nach Absatz 2 berechnet. Der Anlagenbetreiber darf maximal 3 kWh Speicherkapazität pro installierter kWpPeakleistung geltend machen. Absatz 4 Der Anlagenbetreiber muss dazu einmalig in jedem Sommerhalbjahr die Leistung seines Batteriesatzes messtechnisch nachweisen. (Dazu reicht ein im im verplombten Teil der Leitung zwischen Einspeisezähler und Hausanschlusskasten angebrachter Maximum-Stromzähler, der nur die nächtlichen Ströme vom Zähler in den Hausanschlusskasten erfasst und der am 28. Februar automatisch auf Null zurückgesetzt wird. 84 §§ 3. Stabilisierungsbonus bei aktiver Teilnahme an der Netzstabilisierung Absatz 1 Die Integration einer Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung in eine batteriegepufferte PV-Anlage wird mit einem jährlichen Stabilisierungsbonus von 10 Euro pro kWp installierter PV-Leistung durch den aufnahmepflichtigen Verteilnetzbetreiber vergütet. Absatz 2 Die Laufzeit des Stabilisierungsbonus beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Installation der Stabilisierungseinrichtung an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel des in Absatz 1 genannten Stabilisierungsbonus gezahlt. 85 4. Freiwilliger Speichereinsatz vor dem Verpflichtungstermin wird belohnt („Sprinterbonus“) §§ Absatz 1 Die Speicherbereitstellungsvergütung wird auch für PVAnlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem 01.01.2017 gewährt, wenn die Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung und der Einsatz der Speicherbatterie vor diesem Datum vorgenommen wurde. Die jährliche Speicherbereitstellungsvergütung erhöht sich dann um 50 Cent/kWp für jeden vollen Monat vorgezogenen Speichereinsatz. Absatz 2 Der Stabilisierungsbonus wird auch für PV-Anlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem 01.01.2017 gewährt, wenn eine Speicherbatterie sowie eine Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung installiert wurden. 86 §§ 5. Degression der Speicherbereitstellungsvergütung Für jedes volle Kalenderjahr, welches das Inbetriebnahmedatum später als der 31.12.2017 liegt, vermindert sich die jährliche Speicherbereitstellungsvergütung technologieabhängig für die gesamte Vergütungsdauer um 5 bis 15 Prozent. 87 §§ 6. Eigenverbrauch oder Eigenvermarktung Eigenverbrauch des Solarstroms ist zulässig, wird aber nicht zusätzlich vergütet 88 §§ 7. Integration von Pufferspeichern in PV-Anlagen befreit Netzbetreiber nicht von ihrer Verantwortung für eigene Stromspeicherung § 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner § 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung. Nachträgliche Einfügung in rot. 89 Diskussionsbeitrag - wird laufend aktualisiert Jeweils aktuellste Fassung: http://www.sfv.de/artikel/speicherausbau.htm 90