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16. Internationale Solarkonferenz Mecklenburg-Vorpommern
Chancen und Potentiale im zukünftigen Energiesystem
Regenerative Batterie Kraftwerke
Wietow, den 05. August 2013
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Unternehmensprofil Batterie Kraftwerke für Systemdienstleistungen und zur Stromversorgung
Solarkraftwerke
Bau und Betrieb von Solarkraftwerken. Seit 2007 wurden in der Unternehmensgruppe rund 150 Mio. € Investitionen umgesetzt.
Batterie Kraftwerke
Bau und Betrieb von Batterie Kraftwerken. Integration von Batteriesystemen und Energie-Dienstleistungen zur Marktintegration erneuerbarer Energien.
• Zielmarkt für Großanlagen im MW Bereich ist gegenwärtig insbesondere der Markt für Primärregelleistung. Realisierung der größten kommerziellen Anlage mit 2 MW in 2012/2013
• Bei mittelgroßen Anlagen im 2-3-stelligen kW Bereich liegt der Zielmarkt in der Stromversorgung von gewerblichen und industriellen Kunden.
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Übersicht
Überlegungen zum neuen Energiesystem
Regenerative Batteriekraftwerke
3 Potential Lokale Stromversorgung
4 Potential Regelleistung
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Deutschland nach der Energiewende Energieangebot und Energienachfrage im Jahr 20501)
1) Fraunhofer IWES 2011
➜ Die neuen Grundlast Kraftwerke sind volatil
➜ Erhöhte Speicherfähigkeit und Steuerbarkeit sind erforderlich, um die Energienachfrage dem Energieangebot anzupassen
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Erzeugungskosten erneuerbarer Energien Eigenwirtschaftlichkeit wird zum bestimmenden Treiber in der nächsten Dekade
10 % globaler Marktanteil genügen für die Marktfähigkeit aller Erneuerbaren Energien
20% Kostensenkung bei PV-Kraftwerken durch Verdopplung der installierten Leistung
1) Fraunhofer IWES 2011
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RWE AG, CCN-T 11/20/2012 PAGE 16
The LCOE of PV are expected to decrease below those of
most other renewable technologies
LCOE of PV applications, 2011 - 2020, [€/kWh]
Source: RWE Team analysis, Dii
Assumptions: PV Lifetime 20 yrs; discount rate 8.0% nominal; inflation 1.75%; performance degradation 0.5%/a; OPEX: 2% (2.25% in MENA);
OPEX increase 0.5%/a, w/o tracking
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
0.02
0.10
0.20
0.18
0.16
0.14
0.12
0.08
0.06
0.04
Ranges at learning
rates of 10-20% at
each case
Ground mounted PV, Germany 1,300 kWh/m²/a
Ground mounted PV, South Europe 1,800 kWh/m²/a
Offshore Wind (3,200h)
Onshore Wind (2,000h)
Biomass
Ground mounted PV, MENA 2,200 kWh/m²/a
Assumptions: PV Lifetime 20 yrs; discount rate 8.0% nominal; inflation 1.75%; performance degradation 0.5%/a; OPEX: 2% (2.25% in MENA); OPEX increase 0.5%/a, w/o tracking Source: RWE according to calculations of BMU and Fraunhofer ISE
Lernkurve Photovoltaik Photovoltaik im Vergleich zu Biomasse und Windkraft
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Kosten der Stromversorgung Zentrale versus dezentrale Versorgung
Source: Fraunhofer, Aktuelle Fakten zur PV (2013)
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Handlungsoptionen für die Energiewende Grundlegender Umbau des Energiesystems erforderlich
➜ Energiespeicher und Informationstechnik sind Schlüsseltechnologien für die Energiewende
➜ Bis zu einem Anteil von rund 50% Erneuerbare steigt zunächst der Bedarf an systemischen Stromspeichern mit kurzen bis mittleren Fristigkeiten
Netzausbau
Last-management
Flexible Kraftwerke
Grenzüberschreitender Netzausbau, Intelligente Zähler, Stromspeicher zur Optimierung der Netzkapazität, ...
Gas-, KWK-, PV- und Windkraftwerke kombiniert mit Stromspeichern und im Wirkungsverbund als virtuelle Kraftwerke...
Lastprognose, steuerbare Lasten, Wärmespeicher, Stromspeicher, variable Tarife, ....
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Übersicht
1 Überlegungen zum neuen Energiesystem
Regenerative Batteriekraftwerke
3 Potential Lokale Stromversorgung
4 Potential Regelleistung
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Energiespeicher in der Energiewirtschaft Unterscheidung nach Anwendungsbereichen
5 Speicher für 100% EE
Christian Breyer ► [email protected]
Speicheroptionen
• heute: Pumpspeicher zur Verschiebung von Nachterzeugung zur Tagesspitze
• bald: Batteriespeicher zur Verschiebung von Tageserzeugung in den Abend
• zukünftig: Power-to-Gas zur saisonalen Verschiebung von Überschussstrom
Quelle: Breyer, Lemoine Institut, Chemnitz 2012
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Batterie Kraftwerke Wirkungsverbund aus Stromerzeugung und Stromspeicherung
Kraftwerk Ein Kraftwerk ist eine technische Anlage zur Stromerzeugung und stellt in manchen Fällen zusätzlich thermische Energie bereit. Bei einem Kraftwerk wird meist mechanische Energie mittels Generatoren in elektrische Energie verwandelt, die in der Regel in das Stromnetz eingespeist wird. .... Quelle: Wikipedia
Batterie Kraftwerk Ein Batterie Kraftwerk ist eine technische Anlage zur Stromerzeugung und stellt in manchen Fällen zusätzlich thermische Energie bereit. Batteriekraftwerke benötigten immer einen funktionalen Wirkungsverbund aus Stromquelle und Stromspeicher. Der Wirkungsverbund kann direkt durch lokale Kopplung mit einer Stromquelle oder indirekt über das Stromnetz und Bilanzkreise erreicht werden. Regenerative Batteriekraftwerke sind auf die Verwendung von Elektrizität aus erneuerbaren Energieträgern beschränkt.
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Netzspitzen vermeiden
Kosten der Netznutzung minimieren
Bereitstellung von Regelleistung
Erlöse als Kraftwerkbetreiber
Energie kaufen, speichern und verkaufen (OTC, EEX)
Preisdifferenzen nutzen
- Stromspeicher statt Leitungsbau
- Investitionskosten minimieren
Notstromversorgung System-
dienstleistungen
Eigenverbrauch optimieren
Stromversorgung in netzfernen Gebieten
Kapazität Lastspitzen
Regel-leistung
Sicherheit und
Qualität
Stromver-sorgung
Arbitrage
Netz
Energie
Einsatzmöglichkeiten von Stromspeichern im Energiemarkt Marktsegmente
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Systemdienstleistungen Einsatzgebiete von Stromspeichern zur Erbringung von Systemdienstleistungen
System-dienstleistungen
Existierende Mindestanforderungen
Frequenzhaltung
• Primärregelleistung • Sekundärregelleistung • Minutenreserve
Keine Mindestanforderungen
Spannungshaltung
• Blindleistungskompensation
Versorgungswiederaufbau
• Schwarzstartfähigkeit
System-/Betriebsführung
• Redispatch-Maßnahmen
➜ Mindestanforderungen an Maßnahmen zur Frequenzhaltung sind durch den Transmission Code definiert
➜ Mindestanforderungen an Systemdienstleistungen für Spannungshaltung, Versorgungswiederaufbau und System-/Betriebsführung sind nicht definiert
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Frequenzregelung Einspeisung von Wirkleistung
Quelle: efzn, Eignung von Speichern zur Aufrechterhaltung der Systemstabilität,, Goslar 2013
➜ Wirkleistungsbedarf zur Frequenzregelung wird konventionell zentral durch große Kraftwerkseinheiten bereitgestellt
➜ Wirkleistung kann durch dezentrale Einheiten bereitgestellt werden, die den Mindestanforderungen entsprechen
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Dezentrale Stromspeicher für Systemdienstleistungen Einsatzbereiche liegen in allen Bereichen der energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette
Übertragung Verbrauch
Hochleistung Großbatterien zur Bereitstellung von Regelleistung zur Netzstabilisierung
Erzeugung Verteilung
Energie und Leistung Kombination von Großbatterien mit Wind- und Solar-Kraftwerken zur Bereitstellung von zentralen Systemdienstleistungen
Energie und Leistung Bereitstellen von Systemdienstleistungen für die lokalen Stromnetze – z.B. Spannungsregelung
Energie und Leistung Einsatz von Batterien zur dezentralen Energieversorgung und Bereitstellung von lokalen Systemdienstleistungen
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Übersicht
1 Überlegungen zum neuen Energiesystem
Regenerative Batteriekraftwerke
Potential Lokale Stromversorgung
4 Potential Regelleistung
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1. Verbrauchsnahe Energieerzeugung, beispielsweise mit Photovoltaik und/oder Kraft-Wärme-Kopplung oder Wärmepumpen
2. Maximierung Eigenverbrauch, Minimierung der Netzhöchstlast und lokale Systemdienstleistungen
3. Stromdienstleistungen für die Vermarktung von „Überschussstrom“ und Sicherung einer Vollversorgung (=> Downstream)
4. Zentrale Systemdienstleistungen durch Integration in virtuelles Kraftwerk (=> Upstream)
Lokale Stromversorgung Grundprinzip – Erzeugen, Speichern und Nutzen!
Speicher
Öffentliches Stromnetz
PV-Anlage
Zähler
Verbraucher
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Steuerung System-DL
Messung
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Lokale Stromversorgung Strukturierung von Angebot und Nutzen des Kunden
PV Kraftwerk
PV-Batterie Kraftwerk
Kauf • Angemessene Verzinsung des
eingesetzten Kapital
• Angemessene Verzinsung des eingesetzten Kapital
• Versorgungssicherheit und Versorgungsqualität
Pacht Leasing
• Strom-Preis-Hedge für einen Teil des Strombedarfs (Preisstabilität)
• Preisvorteil gegenüber Marktpreis (Kostensenkung)
• Kein Betreiberrisiko
• Strom-Preis-Hedge für einen Teil des Strombedarfs (Preisstabilität)
• Preisvorteil gegenüber Marktpreis (Kostensenkung)
• Kein Betreiberrisiko
➜ Zielgruppe sind gewerblich-industrielle Verbraucher Jahresbedarf ca. 50.000 kWh bis 500.000 kWh, z.B. Agrar, Einzelhandel, Produktion, kommunale Einrichtungen und Betriebe
➜ Abbildung der Anlage/Anlagen in einer SPV und Verpachtung der Teilanlage
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Umstieg auf erneuerbare Energieträger
Breiter gesellschaftlicher Konsens für die Nutzung
erneuerbarer Energieträger
Erwartung von Kunden, Mitarbeitern und das Verhalten von
Wettbewerbern
Energiepolitische Ziele, Gesetze und
Verordnungen
Abhängigkeit von Energieimporten und Preisschocks
verringern
Gesellschaftliche Verantwortung des
Unternehmens demonstrieren Rentable und risikoarme
Geldanlage
Beispiel – Lokale Stromversorgung Stromversorgung Einzelhandel
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Beispiel – Lokale Stromversorgung Prämissen und Auslegung des PV-Batterie Kraftwerk
Ausgangslage Stromversorgung
400.000 kWh jährlicher Stromverbrauch 110 kW Höchstlast. Ausgeprägte „Stromspitzen“ 20 ct/kWh für Strombezug über öffentliches Netz
(2013) 3% jährliche Strompreissteigerung
Bedarfsgerechte Auslegung PV-Batterie Kraftwerk
• 200 kWp installierte Leistung (PV) • 250 kWh Speicherkapazität (Batterie)
➜ 90% Eigenverbrauch der lokalen Stromproduktion
(=> Einfluss EEG vernachlässigbar) ➜ 40% Bedarfsdeckung durch PV-Strom ➜ 25% der Jahreshöchstlast wird durch das PV-
Speicher-Kraftwerk reduziert ➜ Versorgungssicherheit (Notstromfunktion) ➜ Blindleistungskompensation
PV-Batterie Kraftwerk als SPV
➜ PV-Batterie Kraftwerk wird als SPV abgebildet ➜ Ansatz Herstellkosten ➜ 20% EK und 80% FK bei 4,5% Zins ➜ SPV wird Kreditnehmer ➜ SPV wird Vertragspartner für alle Verträge zur
technisch-kaufmännischen Betriebsführung ➜ SPV versichert Betriebs- und Ausfallrisiken
Vorteil Kunde
➜ 3 ct/kWh Kostenersparnis gegenüber Marktpreis (5.700 €/Jahr)
Vorteil SPV Eigentümer/Betreiber
➜ 8-10 % Eigenkapital Rendite
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Übersicht
1 Überlegungen zum neuen Energiesystem
Regenerative Batteriekraftwerke
3 Potential Lokale Stromversorgung
Potential Regelleistung
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Regelleistung Neue Technologien für den Regelleistungsmarkt
Braunkohle Kraftwerk Boxberg 24 MW (Block R)
Batterie Kraftwerk Berlin 2 MW
Vision Batterie Kraftwerk Relzow 20-30 MW
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Regelleistung
➜ Regelleistung in Europa wird für eine stabile Versorgung der Stromkunden benötigt. Treten unvorhergesehene Ereignisse im Stromnetz auf – z.B. durch Ausfall eine Kraftwerkes – so werden kurzfristig Leistungsreserven aktiviert.
➜ Die Vorhaltung von Regelleistung ist gesetzlich geregelt (§3 EnWG). Regelleistung ist ein Teil der Ausgleichsleistungen, die im Rahmen einer zuverlässigen Stromversorgung, zur Deckung von Verlusten und dem Ausgleich von Differenzen zwischen Ein- und Ausspeisung benötigt wird.
➜ Man unterscheidet Primärregelleistung, Sekundärregelleistung und Minutenreserve anhand der Fristigkeit der Bereitstellung.
➜ Die Übertragungsnetzbetreiber sind zur Vorhaltung (Einkauf) von Regelleistung verpflichtet. Eckpunkte für die Ausschreibung werden durch die Bundesnetzagentur (BNetzA) festgelegt (vgl. BK6-10-097, BNetzA, 12.04.2011).
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Durion build and operates Germany’s largest battery power plant Altmaier: “Durion and Vattenfall take over leadership in technology and innovation”
With a capacity of 2.560 kWh Durion realised Germany largest battery system in Berlin, to provide 2.000 kW power for primary control (grid stabilisation). German ‘Energiewende’ leads to an increasing demand of electricity storage.
Dr. Norbert Menke (CEO Durion), Peter Altmaier (German Minister of Ecology) and Tuomo Hattaka (CEO Vattenfall) Opening Ceremony, Berlin, 13th Februar 2013
Durion ES 1000/1280 – High professional battery system on MW level for Industry and Utilities. Modular architecture allows downscale to kW Level (17/34).
© Durion GmbH | [email protected] | www.durionenergy.com | August 2013 Seite 25
PoC – 2 MW Batterie Kraftwerk Berlin Projekt Steckbrief und Rollenverteilung
Standort
Eichenstrasse 7 in 12435 Berlin Innovationspark Vattenfall Grundstückseigentümer Vattenfall Wärme AG
Strukturierung
• SPV für die Abbildung des Batteriekraftwerk • Investor: Eurosolid Power Systems AG • Grundstückseigentümer: Vattenfall Wärme AG
(Pacht Vertrag) • Netzaschluss – Vattenfall Distribution GmbH
(Netzanschlussvertrag) • Vermarktung und Besicherung: Vattenfall Wärme AG
(Servicevertrag) • Netzservices – Vattenfall Distribution GmbH
(Servicevertrag) • Wartung & Instandhaltung – Pfenning GmbH
(O&M Vertrag)
Technische Daten
➜ 2 MW installierte Leistung ➜ Grundfunktion Frequenzregelung ➜ 2 x Durion IS 1000/1280 ➜ LiFePO Batteriemodule ➜ 10 kV MS Netzanschluss ➜ Trafo im Batteriesystem integriert ➜ VHP Schnittstelle zur Integration in virtuelles
Kraftwerk von Vattenfall ➜ CO2 Einsparung 4.800 to/Jahr ➜ Status: Pilotphase
Ausblick
➜ 5-10 MW Batterie Speicher Kraftwerk Sachsen ➜ 1-2 MW 2nd Use PRL Batterie Speicher Kraftwerk
(HH oder Berlin) ➜ 5 MW Batterie Speicher Kraftwerk in MV
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Kontakt
Seite 19 Upside Invest GmbH & Co. KG | [email protected] | www.upsideinvest.de
Firmenkonstrukt
Upside Services GmbH gründet das SPV (eine GmbH & Co. KG). 100% der SPV-
Anteile werden von der Komplementärin, Upside Services GmbH, gehalten.
Upside Invest GmbH & Co KG schließt einen EPC-Vertrag mit dem SPV, kauft alle
Komponenten ein und baut als Generalunternehmer (wobei ein Großteil der
Bauleistungen unterbeauftragt werden) die Solaranlage im Rahmen eines BOT-Modells
in das SPV.
Finanzierung
Die Finanzierung erfolgt durch die Bereitstellung von 20-25% Eigenkapital seitens der
Upside Invest (oder durch Weiterverkauf an andere Kommanditisten). Das Fremdkapital
in Höhe von 75-80% wird seitens einer deutschen Bank zur Verfügung gestellt.
Beteiligungsmöglichkeiten
Upside Invest ist offen für weitere interessierte Investoren, die sich an der Solaranlage
beteiligen möchten. Dies ist durch den Erwerb von Kommandit-Anteilen bis zu einem
Prozentsatz in Höhe von insgesamt 49 % möglich.
Die Reihenfolge der Ausschüttung von Erlösen wird durch den Kreditvertrag der Bank
sowie den Gesellschaftervertrag vorgegeben. Die Begleichung des Kapitaldienstes
steht dabei vor Auszahlung an Kommanditisten.
Projektbroschüre Projektstruktur
Dr. Norbert Menke [email protected] Durion GmbH NL Süd Hohlweg 1 97232 Giebelstadt