RWE 2/6/2014 PAGE 1
Energiespeicher Potenziale und Wirtschaftlichkeit
Leopoldina-SymposiumHalle, 06.02.2013
Friedrich SchulteRWE AG, Konzern Forschung & Entwicklung / Technologien
Seite 2RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Ausgangslage der “Energiewende”1
Energiespeicher2
Agenda
Fazit3
- im Transportnetz
- im Verteilnetz
- lokale Installation
Seite 3RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Die Bundesregierung ging (geht?) von einer Abnahme der inländischen Stromerzeugung um 45 % bis 2050 aus
Energiekonzept der Bundesregierung (bis 2013)
Quelle: EWI/Prognos/GWS Studie
2010 2020 20502030 2040
KernenergieKonventionelle Erzeugung
Erneuerbare Energien (ca. 80% der Erzeugung)
Import
Verbrauchsrückgang
- 45%
17%
25%
58% 45%
10%
20%
25%
Seite 4RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Energiespeicherung ist eine von vier prinzipiellen Optionen zum Ausgleich von Erzeugung und Nachfrage
Stromerzeugung Stromverbrauch
230 V 50 Hz
Ausbau der Stromnetze21Flexible Stromerzeugung
mögliche technische Maßnahmen
Speicherung von Energie4„Smarte“ Technologienfür Netz und Verbrauch
3
Seite 5RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Die Integration fluktuierender Stromerzeugung ist in mehrfacher Hinsicht eine Herausforderung
Verlauf der Windenergieeinspeisung in Deutschland an ausgewählten Tagen im April 2011
0
5.000
10.000
15.000
20.000
Windenergie-einspeisung in MW
12.04. 13.04. 14.04. 15.04. 16.04. 17.04. 18.04. 19.04. 20.04. 21.04. 22.04.
Bereitstellung sehr hoher Leistungen
Vorhalten/Erzeugen großer Strommengen über längere Zeiträume
Sehr große zeitliche Änderung der Leistung
> Keine Lösung erfüllt alle Anforderungen zugleich
> Kriterien für den Mix der Maßnahmen sind- Kosten- technische Daten- Emissionen - Akzeptanz
Seite 6RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Für die Analyse wurden Speicher auf unterschiedlichen Systemebenen in drei Szenarien modelliert *
Systemebene(Zentraler Speicherim Transportnetz)
Lokale Ebene
“Zu Hause” Speicher
Dezentrale EbeneSpeicher imVerteilnetz
moderate Klimapolitik
AmbitionierteKlimapolitik
geringeres Wirtschafts-wachstum
„Best View“hohes Wirtschafts-wachstum
"Dynamik"
"Stagnation"
Drei Szenarien berücksichtigen SensitivitätenSpeicher auf allen Systemebenen möglich
*) Studie von frontier economics, energynautics und RWE AG, 2013
Seite 7RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Ausgangslage der “Energiewende”1
Energiespeicher2
Agenda
Fazit3
- im Transportnetz
- im Verteilnetz
- lokale Installation
Seite 8RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Speicher in Stromsystemen profitieren von unterschiedlichen Märkten
� Arbitrage auf dem Day-ahead Markt
� „kaufe billig“ (off peak) „verkaufe teuer“ (peak)
� Zusatzerlöse vom Intraday-Markt
� Ausschöpfen von zusätzlichen Preisdifferenzen
� Bereitstellen von Systemdienstleistungen
� Regelenergie (Sekundärregelung, Minutenreserve)
� Schwarzstart
� EE-Erzeugungsmanagement/Engpassmanagement
2
3
� Bewertung der Wirtschaftlichkeit
� Vergleich der Speichertechno-logien
� Analyse der regulatorischen Rahmenbedin-gungen
� Struktur und Entwicklung der Kraftwerke
� Strompreise
� Volatilität der
Strompreise
� Speicherkosten, Lebensdauer, Wirkungsgradetc.
Annahmen aus den Szenarien
Annahmen für Szenarien
Erlösströme Ergebnisse
1
Seite 9RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2012
2017
2022
2027
2032
2037
2042
2047
2052
Ko
ste
n u
nd
Erl
ös
e in
Mio
EU
R (
rea
l 2
01
0)
SDL
Intraday
Day-aheadVermarktung
Die Perspektive für neue Pumpspeicher ist mittelfristig sehr begrenzt; Verbesserung ab 2030 möglich
� Vermarktungsmöglichkeiten sind*)
� Day ahead
� Intraday
� Systemdienstleistungen
� Speicher kann Sekundärregelung und Minutenreserve anbieten
Erlösströme für Pumpspeicher
100MW / 8h PSP
Erl
öse i
n M
io.
EU
R (
real
2010)
� Day ahead Arbitrage ist der wichtigste Erlösstrom
� Erlöse steigen erst ab 2030 signifikant
� Aus Portfolio-Überlegungen kann ein einzelnes PSP zwischen den Erlösströmen wechseln
� Spätere Inbetriebnahme verbessert die Wirtschaftlichkeit
Systemservices
*) kein Mehrfachverkauf
Seite 10RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Zentrale Speicher haben für die nahe Zukunft kaum Perspektiven
Batterien in allen Szenarien < -10 % trotz Lernkurven
Ab 2030 attraktivP2G und H2 können nur sehr
langfristig unter besonders günstigen Bedingungen
wirtschaftlich werden
Inte
rna
l ra
te o
f re
turn
(IR
R)
rea
l
Pump-speicher
(neu)
Diabate
Druckluft-speicher
Adiabate
Druckluft-speicher
Power-to-Gas Elektrolyse mit H2-Turbine
Lithium-Ionen
Batterie
Inbetriebnahme
Technologie
Quelle: Frontier Economics, RWE AG, 2013
Abhängig von Lernkurven
Szenarien
CAES kann nur langfristig bei Speicherzeit > 10 h wirtschaftlich werden
Seite 11RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Erst ab einem EE-Anteil von über 50 % werden größere Energiespeicher auf Systemebene erforderlich *)
heute
20 bis 25 %
2020
35 bis 40 %
2030
50 bis 60 %
2050
75 bis 100 %
Neue Pumpspeicher
Druckluft
*) Weitere Werttreiber: U. a. Gas- und CO2-Preise sowie Grad des Netzausbaus
Power-2-Gas
Relevanz (neuer) Speicher
Mit der “Energiewende” steigender Anteil an EE
Was zu tun ist
� Bestehende PSP weiter betreiben
� Optionen für Standorte offen halten
� Weitere F&E für opti-miertes Anlagendesign
� Prüfen, inwieweit kleine-re Einheiten möglich
� Grundlagen F&E mit dem Ziel fundamentaler Kostensenkung
� Technologiereife steigern
Seite 12RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Netzausbau ist kostengünstig – Speicher sind nicht die erste Wahl zur Integration eines hohen EE-Anteils
� Netzausbaukosten durch starken PV-Ausbau ca. 60 T€, auch bei 600 m Leitungslänge
� Die Option mit 100 kW/4 h Lithium-Ionen-Batterie wird auch 2050 noch rd. 90 T€ kosten
� Mit über 40 a haben Netze mehr als die doppelte Batterielebensdauer
� Verbrauchssteuerung bei dezentraler Stromerzeugung im Smart Grid begrenzt das Speicherpotenzial zusätzlich
� Ausbaukosten in der Mittelspannung pro kW spezifisch noch günstiger als in der Niederspannung
� Obwohl die Distanzen größer sind, ergibt sich kein positiver Business Case für Speicher
Mittelspannungsnetz
Niederspannungsnetz – typische Situation
*) Die Batterie wurde in drei typischen Netzsituationen berechnet: Städtischer Bereich, Vorstadt und ländliches Gebiet
Seite 13RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Auf absehbare Zeit sind Speicher im Verteilnetz nicht wirtschaftlich betreibbar
Wirtschaftlichkeit ggf. möglich, wenn Politik und Regulierung sich auf dezentrale Lösungen fokussieren
Technologie
NiederspannungsnetzMittelspannungsnetz
Druckluft-speicher
Power-2-Gas Power-2-H2
mit Turbine
Flow Batterien Lithium-Ionen Batterie
Blei-Säure Batterien
Lithium-Ionen Batterie
-25%
-20%
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
2030 2050 2030 2050 2030 2050 2030 2050 2030 2050 2030 2050 2030 2050
Inte
rna
l R
ate
of
Re
turn
(IR
R)
rea
l Unabhängig von Batterie und
Erlösstrom, kein positiver
Business Case
Inbetriebnahme
P2G und H2 könnten lang-fristig wirtschaftlich wer-den, wenn ambitionierte Lernkurven erreicht wer-
den und die Technik skalierbar wirdSzenarien
“Dynamic”
“Best View”
“Stagnation”
Quelle: Frontier Economics, RWE AG, 2013
Seite 14RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Sinkende PV-Kosten machen Batteriespeicher interessant
> Sorgen wegen zu hoher Strompreise> Persönliche Unabhängigkeit ist gewünscht> Versorgungssicherheit ist (noch) kein Thema> Vorbehalte gegen große Versorger (und andere Institutionen)
>Größte Unsicherheit für den Einsatz lokaler Speicher:
a) Zukünftiger regulatorischer Rahmenb) Preise und Eigenschaften zukünftiger stationärer Speicher
EigenverbrauchEEG Teilnahme am Großhandel
Zeit, Jahre
Ene
rgie
kost
en /
-pre
ise
Endkundenpreis
Großhandelspreis
Kosten der PV-Stromerzeugung
Mögliche Entwicklung,durch PV getrieben
Seite 15RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Batterien ermöglichen die Steigerung des eigenen Verbrauchs von lokaler PV-Stromerzeugung
76543210 24232221201918171615141312111098
Haushaltsstrom-verbrauch
PV Stromerzeugung
Lokale PV Stromerzeugung und –Verbrauch werden zeitlich entkoppelt
Batterie
laden
Batterie
entladen
Tagesstunden
kW
Eine Batterie für einen typischen*) Haushaltwird den Eigenverbrauch um 20 % erhöhen
>� Die Wirtschaftlichkeit von Batterien hängt vom vermiedenen Strombezug ab
� Mit konstant steigenden Endkundenstrompreisen und dem (der Höhe nach unerwarteten) Verfall der PV-Preise entsteht ein positiver Business Case
� Mit fallenden Batteriepreisen werden „Zu Hause“-Speicher für den Investor profitabel
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Eig
enve
rbra
uch
PV Systemgröße [kWp]
15,00 kWh
5,00 kWh
0,00 kWh
*) Familienhaushalt 4.500 kWh jährlicher Verbrauch,
5 kWh Batterie, 5 kWp PV
+20%
Speichergröße
Seite 16RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Ausgangslage der “Energiewende”1
Energiespeicher2
Agenda
Fazit3
- im Transportnetz
- im Verteilnetz
- lokale Installation
Seite 17RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Vier regulatorische Stellschrauben beeinflussen den Wert von Speichern
Abregelung EE
Einfluss Kapazitäts-märkte
Netzengpässe
Netzentgelte für Speicher-strom
Konsequenzen für den Speicherwert
� Großer Einfluss auf Wert von Speichern
� Speicher profitieren von niedrigen Preisen bei Überschuss von Windstrom
� Derzeitige Anreize für Speicher sind begrenzt: Abregelung EE ist aktuell keine Option
� Auswirkung gravierend, aber sehr abhängig von konkreter Ausgestaltung
� Gesicherte Kapazität der Speicher gewinnt an Bedeutung gegenüber dem Energieinhalt
� Zur Vermeidung von Netzengpässen stehen Speicher im Wettbewerb mit Netzausbau oder Redispatch-Kosten
� Vorteile von Speichern sind abhängig vom Standort im Netz und müssen fallweise ermittelt werden
� Marktteilung in Deutschland hätte geringen Einfluss
� Einfluss auf Pumpspeichererlöse ~ 30 % *)
� Speicher können Erzeuger oder Stromverbraucher sein, dadurch auch Erhöhung oder Verringerung der Netzlast
� Verschiedene Regularien in der EU verursachen Marktverzerrung für internationale Speicheranwendungen
* Quelle: Frontier Economics, RWE AG, 2013
Seite 18RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
Fazit und was nun zu tun ist
Zentrale Speicher(Transportnetz)
Dezentrale Speicher
(Verteilnetz)
“Zu-Hause“-Speicher
(Kundenanlage)
Empfohlene Maßnahmen
� PSP weiter betreiben
� Zukunftsoptionen entwickeln
� Selektive F&E, z. B. für Druckluftspeicher
� Speicherdienstleistungen für den Netzbetrieb entwickeln
� Speichertechnologien und Interaktion im Netz testen
� Einbindung in Energiemanage-ment mit hohem Nutzen für Kunden und Netzbetrieb
� Zukünftige Regulierung beachten
Reihenfolge der Attraktivität
!
Volkswirtschaft Investoren
1.
2.
3.
3.
2.
1.
� Politik/Regulierung muss Volkswirtschaft und Investorensicht in Einklang bringen
� Alle Flexibilitätsoptionen gleichberechtigt im Kostenwettbewerb halten
� F&E muss Speicherperformance optimieren und Kosten senken
Seite 19RWE AG, Friedrich Schulte 06.02.2014
“Niemals untätig”,
der Wahlspruch aus dem Jahr 1652ist heute aktueller, denn je.
In diesem Sinne, lassen Sie unsgemeinsam
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !