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Agora Toolbox für die Stromnetze

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Agora Energiewende | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien tragen kann. Die heute wichtigste Speicherart für diese Einsatzform sind Pumpspeicherkraftwerke mit direktem Anschluss an das Höchstspannungsnetz. Sofern außerdem eine Anpassung der Leistung dieser Kraftwerke für das Engpassmanagement im Übertragungsnetz sinnvoll ist, wird dies im Rahmen des Redispatches regelmäßig genutzt. 117 Hier liegt bereits eine Multi-Use-Anwendung vor, da eine primär marktorientierte Betriebsweise durch begrenzte Anpassungsmaßnahmen einen netzdienlichen Mehrwert erhält. Jedoch wird hier erst eingegriffen, wenn Netzengpässe bereits aufgetreten sind. Die Speichermöglichkeit wird also bisher nicht vorausschauend eingesetzt, um Netzengpässe zu vermeiden. Für solche Anwendungen fehlen heute schlicht die marktlichen Grundlagen. Im Übertragungsnetz ist die Errichtung neuer Speicher für den Ausgleich der variablen Einspeisung der Erneuerbaren Energien vor allem aufgrund hoher Speicherkosten und niedriger Spreads aus volkswirtschaftlicher Perspektive derzeit nicht sinnvoll. Ebenso ist der Ersatz eines benötigten Netzausbaus durch neue Speicher kurz- bis mittelfristig nicht wirtschaftlich sinnvoll. 118 Auch betriebswirtschaftlich lässt sich derzeit die Refinanzierung von Speichern gegenüber dem Spotmarkt nicht wirtschaftlich darstellen. Vielmehr haben bestehende Speicher große Schwierigkeiten, ihre operativen Fixkosten im bestehenden Markt zu erlösen. Daher werden Batterie speicher vermehrt zum Ausgleich kurzfristiger Frequenzschwankungen im Stromnetz (Primärregelleistung) eingesetzt. Hier stellen sie eine wirtschaftliche Alternative gegenüber konventionellen Kraftwerken dar, welche Primärregelleistung – ins- besondere die positive – nur bei hohen Energieverlusten bereitstellen können. Im Verteilnetz stellt sich die Situation anders dar, wie in den folgenden Absätzen kurz umrissen wird, um damit die Relevanz von Speichern im Verteilnetz für das Übertragungsnetz herauszuarbeiten. Neben der Möglichkeit der Vermarktung der Speicherleistung beziehungsweise Speicherenergie am Spotmarkt und am Regelleistungsmarkt wurde durch die Befreiung von Entgelten und Umlagen (Eigenstromprivileg) und die KfW-Förderung der Anreiz für neue Speicherinstallationen mit nutzerbezogener Betriebsweise (Fremdbezugsminimierung im Zusammenhang mit eigenen EE-Erzeugungsanlagen) geschaffen. Aus betriebswirtschaftlichen Überlegungen beispielweise im Bereich der Eigenstromnutzung von Photovoltaikanlagen werden neue Speicher installiert, vor allem in der Niederspannung, deren Betriebsweise auf den Netzausbaubedarf vor allem im Verteilnetz wirkt. Durch diesen Anreiz und einen erheblichen Rückgang der Kosten für Batteriespeicher wurde im Jahr 2016 nahezu jede zweite neue kleine Photovoltaikanlage gemeinsam mit einem Speicher in Betrieb genommen. Ende April 2017 waren etwa 61.000 Photo voltaik-Batteriespeicher installiert mit einer nutzbaren Speicherkapazität von insgesamt etwa 400 Megawattstunden. 119 Die Netzanbindung dieser Speicher erfolgt ausschließlich in den Verteilnetzen. Die Betriebsweise dient der Optimierung der Eigenstromnutzung und ist somit zumeist netzdienlich für das Verteilnetz. 120 Das heißt, die Speicher verringern die Einspeisung der Photovoltaikanlage in der Mittagsspitze, indem dann nicht direkt genutzter Strom in der Batterie für eine spätere Nutzung gespeichert wird. 117 zu erkennen zum Beispiel aus den Daten zu Redispatch- Maßnahmen von www.netztransparenz.de/EnWG/ Redispatch 118 Fraunhofer IWES, IAEW, Stiftung Umweltrecht (2014); Fh-ISI et al. (2017). Einschränkend ist allerdings hervorzuheben, dass die meisten umfassenden Energiesystemanalysen möglichen Mehrfachnutzen von Speichern nicht oder nicht vollständig berücksichtigen. 119 ISEA (2017) 120 Insbesondere müssen die durch die KfW geförderten Speicher die Einspeisung der angeschlossenen Photovoltaikanlage auf maximal 50 Prozent der installierten Leistung begrenzen. Aber auch in nicht geförderten Speichersystemen kommen vermehrt intelligente, netzdienliche Ladestrategien zum Einsatz, weil diese die Lebensdauer von Speichern erhöhen können. ISEA (2017) 44

STUDIE | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien Da die Anschlussnehmer in den Verteilnetzen meist zeitunabhängige Stromtarife haben und auch die EEG-Einspeisevergütung nicht zeitabhängig ist, besteht für viele Betreiber der Solarspeicher kein Anreiz, die Geräte neben der Minimierung der Strombezugsmenge auch zwingend zur Vermeidung von Verbrauchs- oder Einspeisespitzen einzusetzen. Aus Sicht des Verteilnetzbetreibers ergeben sich folgende Möglichkeiten: →→Die Photovoltaik-Speicher-Betreiber möchten ihre Einspeisung und ihren Verbrauch beliebig steuern können. In diesem Fall ergibt sich die Maximallast aus der höchsten Verbraucherlast und gleichzeitiger Speicherbeladung, während die maximale Rückspeisung bei minimaler Last, maximaler Photovoltaikeinspeisung und gleichzeitiger Speicherentladung erfolgt. Bei diesem Anschlussnehmerverhalten ergibt sich für den Verteilnetzbetreiber der höchste Netzausbaubedarf im Verteilnetz. →→Die Photovoltaik-Speicher-Betreiber in einem Verteilnetz haben unterschiedliche Vorstellungen hinsichtlich des Betriebs ihrer Anlagen. Im Mittel genügt die Berücksichtigung der Photovoltaikanlagenleistung und der normalen Verbraucherlast für die Auslegung des Netzes. In diesem Fall kann die Wirkung der Speicher auf den Netzausbaubedarf im Verteilnetz vernachlässigt werden. →→Die Photovoltaik-Speicher-Betreiber setzen die Speicher gezielt zur Verringerung der Verbrauchsund Einspeisespitzen ein. In diesem Fall tragen die Speicher dazu bei, den durch neue Photovoltaikanlagen sonst angefallenen Ausbaubedarf des Verteilnetzes zu minimieren. 121 Durch die Abstimmung des Verteilnetzausbaus mit dem Speicherbetrieb ergeben sich auch Rückwirkungen auf eine potenzielle Nutzung derselben Speicherkapazität auf systemischer Ebene im Übertragungs- 121 Durch diese Betriebsweise können gegenüber einer spitzenneutralen Fahrweise in süddeutschen Verteilnetzen durch die Vermeidung von Netzausbau erhebliche Kosten eingespart werden. Prognos AG (2016) netz: Immer dann, wenn die verfügbare Netzkapazität des Verteilnetzes eine bestimmte Einspeisung oder Entnahmeleistung der Speicher erfordert, können die Speicher nicht für eine andere Anwendung genutzt werden. Die Deutsche Energie-Agentur (dena) hat in der Netzflexstudie eine Reihe solcher Fälle detailliert untersucht und kommt zu dem Schluss, dass verteilnetzbedingte Einschränkungen des Speicherbetriebs nur zu durchschnittlich etwa 1,8 Prozent (2020) bis etwa 3,5 Prozent (2030) der Zeit notwendig wären. 122 Sofern dann die netzkritischen Zeitpunkte für das Verteilnetz nicht mit den kritischen Betriebssituationen des Übertragungsnetzes zusammenfallen, könnte die Flexibilität aus den Verteilnetzen auch in hohem Maße für das Übertragungsnetz nutzbar gemacht werden. Damit könnten theoretisch der Netzausbaubedarf und auch der Netzbetrieb durch die Integration Erneuerbarer Energien sowohl im Verteilnetz als auch im Übertragungsnetz optimiert werden. Was hierzu heute fehlt, ist ein Marktplatz an der Schnittstelle zwischen dem Stromhandel und dem Netzbetrieb, um diese Flexibilität entsprechend auch einsetzen zu können und die notwendigen Anreize zu generieren. Ein weiterer Aspekt netzdienlicher Speichernutzung ist die mögliche aktive Anpassung der Blindleistungsbereitstellung durch dezentrale Flexibilität. Dieser wird hier allerdings nicht weiter betrachtet, weil der potenzielle Nutzen sowohl für das Übertragungsnetz als auch für das Verteilnetz begrenzt ist. 3.3.2. Anwendungsfälle Der wichtigste bestehende Anwendungsfall für einen Multi-Use-Einsatz von Speichern im Übertragungsnetz ist die bereits erwähnte Vermarktung von Strom aus Pumpspeicherkraftwerken am Spot- und Regelleistungsmarkt, in die in Form von Redispatch-Maßnahmen eingegriffen werden kann. Diese Kombination findet auch beim einzigen deutschen Druckluftspeicherkraftwerk in Huntorf Anwendung. Bisher nicht systematisch proaktiv genutzt werden 122 dena (2017) 45

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