1 - MW – Speichertechnologie -Batteriesysteme- · Tobias Neumann Regenerative Energiesysteme...

Tobias NeumannRegenerative Energiesysteme (Master)

in„Neuerungen auf dem Energiemarkt“

Prof. Dr. rer.pol. G. ErdmannBetreuer: Arne Grein

1 - MW – Speichertechnologie-Batteriesysteme-

Vortragsstruktur

1. Motivation

2. Großbatteriespeicher

3. Marktübersicht

4. Fortschritt/ Aussicht

5. Kosten-Nutzen-Analyse

6. Förderungsmöglichkeiten von Energiespeichern

7. Resumée

26.07.20102 Tobias Neumann

1. Motivation

Bis 2030 102,6 GW installierte Leistung aus EE (fossiler Anteil: 53 GW)*

Verbesserung der Netzqualität

Speicherbetreiber als „Stromhändler“Nutzung der Preisvolarität

am Strommarkt


* BMU Leitszenario 2009

Abb. Oben: Windeinspeisung im Jan.09, gesamt Dt.Abb. unten: typischer Ertragsverlauf v. Pv-Anlagen

2.1 Großbatteriespeicher - Übersicht

Blei-Batterie

NiCd-Batterie

NaS- Batterie

Redox Flow Technologie

Li-Ionen-Batterie


2.2 Großbatteriespeicher - Übersicht

26.07.2010Tobias Neumann5

nach VDI (2009)

NaS Li-Ionen Blei

Investitionskosten[€/kWh]

< 200 >800 (heute)< 300 (Zukunft)

150

Betriebskosten [€/kWh]

~ 0,23 ~ 0,50 ~ 0,29

Lebensdauer[Vollzyklen]

~2500 >1000 (bei 100% DoD)

250…750

Erfahrungsjahre[Jahre]

20 -30 10 – 20 150

Vorteile Lebensdauer , Kosten

Lebensdauer,Inovations-/Kostenpotential

Kosten, Sicherheit

Nachteile Arbeitstemperaturen(300-350°C),ungeeignet für lange Stand-/Wartezeiten

Sicherheit, Kosten (heute)

Spezif. Energie, Lebensdauer, geringes Inovationspotential

3.1 Marktübersicht: NaS-Speicher


Bsp.: NGK Insulators, Ltd.

Rechts oben: 5 MW PV-Park mit 1,5 MW NaS Speichern (NGK) in Hokkaido (Japan)

Links unten: 34 MW NaS – Speicher (NGK) einer 51 MW Windfarm (Japan)

- z. Z. einziger Hersteller von NaS-Speichern im MW- Bereich

3.2 Marktübersicht: Li-Ionen- Tech.


Bsp. Li-Tec Battery GmbH: Tochterfirma v. Evonik (50,1 %) und Daimler AG (49,9 %) Projekt „LESSY“ (Lithiumionen-Elektrizitäts-Speicher-System)

1-MW-Block( später 10 MW-Erweiterung): Größe: Überseecontainer Lebensdauer (Ziel):15 – 20 Jahre 700 kWh Investkosten: 1000€/kWh

Einzelne Zellen 20 x 30 cm (Standardzelle) 40 Ah/ 3,6 V (144 Wh/Zelle) Verschaltung zu Strängen á ca. 50 kWh

Standort Evonik-Kraftwerk Fenne/ Völklingen Beteiligung an Bereitstellung v. Regelenergie

für das deutsche Stromverbundnetz

3.3 Marktübersicht: Li-Ionen- Tech.


Andere:

SAFT 3.000 Zyklen bei DoD* 80%;

1 Mio. Zyklen bei DoD 3%

Altair Nanotechnologies: 1 MW; 250 kWh

AES Energy/ A123 Systems 12 MW;(

frequenzgesteuert, „spinning reserve“ )

*DoD- Depth of Discharge SAFT Intensium Flex, 9 Module á 480 V + ein Kontrollmodul

4.1 Fortschritt/ Aussicht


Quelle: VDE Studie 2008

4.2 Fortschritt/ Aussicht


Bsp: Li-Ionen-Technologie: Materialien für Elektrolyt und Elektroden und Kombination unter ihnen

Innovationspotential hinsichtlich Sicherheit und Kostenreduktion

Betriebskosten (Li-Tec-Bsp.*) bei: 1 Mio. € /MWh; 5000 Vollzyklen

1 Mio. €/(1MWh *5000)= 0,20 €/kWhBei Teilzyklen sogar bis 0,02 €/kWh !

Preisentwicklung (Zellen) bis 2014: -20 % bis -40% (geschätzt)

abhängig von Rohstoffpreisentwicklung und Herstellungsmengen für Automobilindustrie

* Li-Tec- Korrespondenz

5. Kosten-Nutzen-Analyse Beispielstrategie: Stromhandel

Strom billig am Markt kaufen (Speichereinspeisung)

Strom teuer verkaufen (Speicherausspeisung)

- bei Betriebskosten : 20 €ct/kWh = 200 €/MWh

Frage: Lohnt es sich, den Strom am Markt zu veräußern, um die Betriebskosten wieder reinzuholen und Gewinn zu machen?


5.1 Strategie: Stromhandel


Abb.: EPEX-Strompreise vom 05.01.2009 (EPEX: European Power EXchange)

- Ausnutzung der Preisvolarität

- große Preisdifferenzen große Gewinne

Kauf, Speichereinspeisung

Verkauf, Speicherausspeisung



Abb.: tägliche Differenzen zw. höchsten und niedrigsten EPEX-Preis im Jahr 2009

- 4 Tage, an denen sich Vermarktung lohnt (pos. Kosten-Nutzungsverhältnisse)

-Ansonsten Negativdifferenzen

- Risiko, da zukünftige Preise unbekannt


Antwort: Nein! Resultat:

Fläche zw. den Kurven muss einer (variablen) Förderung entsprechen

geeignete Prognosemodellenotwendig

Was bringt die Zukunft? Absenken der

„Kostengeraden“ (Kostenreduzierung)

Entwicklung am Strommarkt


5.4 Alternative ?


Bsp.: EE-Anlagenbetreiber mit Speicher• nach Abbezahlung des bspw. PV-Parks und Ende der

Vergütungsdauer• Im Anschluss: Stromverkauf am Markt• Aber: gleiches Problem wie zuvor

• Änderungen am Markt und Betriebskostenreduzierungen könnte Stromhandel interessant machen

6.1 Fördermöglichkeiten von Energiespeichern


nach EEG 2009 erhebliche Probleme bei Integration v. En.-Speichern im

Zusammenhang mit EE in derzeitige Fördersystematik keine zusätzliche Förderung der Energiespeichertechnologien

auf Grundlage des EEG ´09

2 potentielle Förderinstrumente nach dem EEG ´09:

Kombi-Kraftwerks-Bonus-ModellPrämienmodell

6.1.1 Fördermöglichkeiten von Energiespeichern


Kombi-Kraftwerks-Bonus-Modell

Kombi-KW: Anlage zur EE-Stromerzeugung + Speicher

Ziel: Entwicklung u. Nutzung v. EE-Tech.‘s auf Bedarf ausrichten

Problem:Vergütung bei unterschiedlichen EE-Anlagen vertragliche Regelung mit Netzbetreiber notwendig

6.1.2 Fördermöglichkeiten von Energiespeichern


Prämienmodell

Veräußerung d. Stroms direkt am Strommarkt Anstelle einer festen Vergütung

Ziel: Ausgleich v. Negativdifferenzen aus Eigenvermarktung und gesetzl. Min.-Vergütung bei direkter Netzeinspeisung

Anreiz Speicherinvestition für Anlagenbetreiber : Erlöse können höher ausfallen als Vergütung bei direkter

Einspeisung ins Netz

6.2 Fördermöglichkeiten von Energiespeichern


andere Fördermöglichkeiten:

z. B.: Investitionsbeihilfen

Steuerbefreiung oder -erleichterung

7. Resumée Kombination aus EE-Quellen und Speichern möglich (NaS-

Speicher, Japan)

Projekte für Einsatz von 1-MW-Li-Ion-Speichern in Planung

Fördermöglichkeiten auf EEG-Grundlage sind vorhanden müssen erweitert bzw. ausgebaut werden, denn… mit Speicherbetreiber weitere Rechtsperson zwischen

Energieerzeuger und Netzbetreiber


Quellen BMU :Leitszenario 2009 VDI-Berichte 2058: Elektrische Energiespeicher-

Schlüsseltechnologie für energieeffiziente Anwendungen; 2009

VDE Studie 2008: Energiespeicher in Stromversorgungs-systemen mit hohem Anteil erneuerbarer Energieträger

Li-Tec: Emailkorrespondenz mit „LESSY“-Projektleiter T. Timke

EnBW Presseberichte


Abschied

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


Date post:	04-Nov-2019
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