Lastkurve

Report
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

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