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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
26.07.20103 Tobias Neumann
* 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
26.07.20104 Tobias Neumann
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
26.07.2010Tobias Neumann6
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.
26.07.2010Tobias Neumann7
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.
26.07.2010Tobias Neumann8
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
26.07.2010Tobias Neumann9
Quelle: VDE Studie 2008
4.2 Fortschritt/ Aussicht
26.07.2010Tobias Neumann10
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?
26.07.201011 Tobias Neumann
5.1 Strategie: Stromhandel
26.07.201012 Tobias Neumann
Abb.: EPEX-Strompreise vom 05.01.2009 (EPEX: European Power EXchange)
- Ausnutzung der Preisvolarität
- große Preisdifferenzen große Gewinne
Kauf, Speichereinspeisung
Verkauf, Speicherausspeisung
5.2 Strategie: Stromhandel
26.07.201013 Tobias Neumann
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
5.3 Strategie: Stromhandel
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
26.07.201014 Tobias Neumann
5.4 Alternative ?
26.07.2010Tobias Neumann15
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
26.07.2010Tobias Neumann16
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
26.07.2010Tobias Neumann17
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
26.07.2010Tobias Neumann18
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
26.07.2010Tobias Neumann19
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
26.07.201020 Tobias Neumann
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
26.07.201021 Tobias Neumann
Abschied
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
26.07.201022 Tobias Neumann