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Eckpunkte für eine Gesetzesinitiative zur Systemintegration Erneuerbarer Energien

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Energy Watch Group:

Energy Watch Group: Eckpunkte für eine Gesetzesinitiative zur Systemintegration Erneuerbarer Energien Anhang 2: Kostenannahmen und verwendete Profildaten Für die Optimierung der Deckung des Energiebedarfs im Beispiel Landkreis Bad Kissingen wurden Verbrauchsprofile für Wärme und Strom, sowie Windkraft- und Solarverfügbarkeitsdaten in stündlicher Auflösung genutzt. (Traber et al. 2020) Hierzu wurden Wind-, Solar-, und Stromverbrauchsprofile des Referenzjahres 2017 öffentlich verfügbaren Datenquellen entnommen. Die Wärmeverbrauchsprofile wurden auf Basis der von Hellwig begründeten und vom Ökoinstitut weiterentwickelten Methode (Hellwig 2003; Koch et al. 2017) eigens berechnet. Dabei wurden der Gebäudezustand im Landkreis sowie Wetterdaten aus dem Jahr 2017 berücksichtigt. Das für die Optimierung von der EWG aufgesetzte lineare Kostenminimierungsmodell ist im Anhang 3 formal dargestellt und in der Programmiersprache GAMS lösbar. Die Modellergebnisse basieren entscheidend auf Annahmen zu den Technologiekosten, aufgeschlüsselt in Investitions-, Instandhaltungs- und Betriebskosten, sowie den Verlusten durch die verschiedenen Stufen Ladung, Speicherung und Entladung der Speicherprozesse von Energie. Die Investitionskosten unterliegen aufgrund rascher technologischer Entwicklung mit Lern- und Skalierungseffekten einer großen Dynamik, die nicht vollständig absehbar ist. Um diese Unsicherheit einzufangen, lässt sich die Bandbreite von Investitionskosten durch je ein Szenario mit hohen, mittleren und niedrigen Kosten abbilden. Das Szenario für hohe Kosten, „Konservativ“, basiert auf eigenen Annahmen, um möglichst realistische Kosten abzubilden, die sich für kleinere Projekte bei konservativer Betrachtung ergeben können. Das Szenario „Neutral“ stellt Kosten dar, die gegenwärtig als durchschnittlich realisierbare Kosten zu interpretieren sind, die bereits in Fachuntersuchungen veröffentlicht sind (Ram et al. 2019) und für die oben vorgestellten Ergebnisse dieser Arbeit genutzt wurden. Das Szenario „Optimistisch“ kann letztlich noch ein Szenario für gegenwärtig niedrige Kosten abbilden, die aber für die nahe Zukunft realistisch erscheinen. 19

Energy Watch Group: Eckpunkte für eine Gesetzesinitiative zur Systemintegration Erneuerbarer Energien PV Freifläche PV Aufdach Windkraft HKW BHKW GTH GuDH Brennst. Zelle Konservativ 730 1014 1240 577 3000 625 1000 3500 Neutral 620 907 1150 503 2500 550 888 3000 Optimistisch 510 800 1060 429 2000 475 775 2500 Abbildung 7: Investitionskosten in Euro pro kW (Capex) für Energietechnologien in drei Szenarien; GTH=Gasturbine Wasserstoff, GuDH=Gas-und Dampfturbine Wasserstoff, HKW=Heizkraftwerk, BHKW=Blockheizkraftwerk; *Speichertechnologien in Euro pro kWh. In Zusammenhang mit der geringen technologischen Reife weisen die Wasserstoffelektrolyse, Wasserstoffspeicherung, die Batteriespeicherung und auch die Photovoltaik hohe Dynamik bezüglich der Kosten, sowie auch weiterhin die größten Kostensenkungspotentiale auf. Weniger Unsicherheit weisen die operativen Aufwendungen (OPEX) auf, die daher ohne Szenario-Annahmen abgebildet werden. Für die Bioenergie wird Biogas zu einem Bezugspreis von 7,5 Eurocent pro kWh als Energieträger angenommen. PV Freifläche PV Aufdach Windkraft HKW BHKW GTH Brennst. Zelle Opex fix €/kW*a 13,2 17,6 1,5 17,2 17,2 14,3 5,3 Opex var €/kWh 0 0 0 0,251 0,251 0,011 0,002 Lebensdauer a 30 30 25 30 30 35 35 Batterie Wärmespeicher* H2 H2 H2 Wärme- Batterie* Schnittstelle Speicher* Kompessor Elektrolyse pumpe Konservativ 270 135 50 19 256 990 810 Neutral 185 118 40 14 256 685 780 Optimistisch 100 100 30 9 256 380 750 Batterie Wärmespeicher Speicher Kompessor Elektrolyse GuDH pumpe H2 H2 H2 Wärme- Batterie Schnittstelle Opex fix €/kW*a 9 0 0,6 0,0 1,0 1,6 1,4 15,6 Opex var €/kWh 0 0 0 0 0 0,0012 0,002 0 Lebensdauer a 20 20 35 30 15 30 35 25 Abbildung 8: Variable und jährlich fixe Betriebskosten (OPEX). 20

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