Abschlussworkshop des Forschungsprojekts StoRES

Einführung: Flexibilitätsbedarf im Stromsektor, Anwendungen und Klassifikation von SpeichernWolf‐Peter SchillBerlin, 11. Dezember 2014

Übersicht

1. Flexibilitätsanforderungen der Energiewende

2. Speicher und andere Flexibilitätsoptionen

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Flexibilitätsanforderungen der Energiewende

Eigenschaften von Windkraft und PV

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• Steigende EE‐Anteile in Deutschland implizieren wachsende Bedeutung von Windkraft und PV

• Besondere Eigenschaften:• Fluktuierende Erzeugungsmöglichkeiten

• Kurzfristige Prognoseabweichungen

• Nicht synchron mit Netz verbunden

• Standorte EE und Last vs. historische Netzkonfiguration

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Fluktuierende Erzeugungsmöglichkeiten

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Schill (2013), Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung. Lastdaten 2010, inkl. Netzverlusten. EE basierend auf historischer Einspeisung von 2012. Laufwasserkraft und Biomasse annahmegemäß unflexibel.

Überschüsse und Residuallastdeckungsbedarf

Größere Lastgradienten

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Schill (2014), Energy Policy

Steigender kurzfristiger Flexibilitätsbedarf

Kurzfristige Prognoseabweichungen

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Exemplarische Woche 2013. Eigene Darstellung basierend auf Viertelstundendaten von 50Hertz

Zusätzliche Ausgleichserfordernisse

Zeitliche und räumliche Flexibilitätsanforderungen

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• Ausgleich der erwarteten, fluktuierenden Residuallast:• Tages‐ und Saisonausgleich

• Temporäre Überschusssituationen

• Lastgradienten

• Spitzenlastdeckung

• Ausgleich von Prognosefehlern• Räumlicher Ausgleich

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Grundsätzlich nichts neues in StromsystemAber Anforderungen und Art der Bereitstellung verändern sichBeiträge von Speichern und anderen Flexibilitätsoptionen

Arbitragewert

Kapazitätswert

Regelleistungswert

Netzbezogener Wert

Darüber hinaus diverse Nischen-bzw. Off-Grid-Anwendungen

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Speicher und andere Flexibilitätsoptionen

Kategorisierungen von netzgebundenen Speichertechnologien

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• Nach Energieform der Inputs und Outputs• Power‐to‐Power, X‐to‐Power, Power‐to‐X

• Nach zwischengespeicherter Energieform• Mechanisch, elektrochemisch, chemisch, thermisch, ...

• Nach Entladedauer• Minuten, Stunden, Tage, Wochen

• Nach Einsatzzweck und Netzebene• Übertragungs‐/Verteilnetze

• Dezentral, netzbezogen, Mischformen

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Illustration der Einsatzgebiete von Stromspeichern

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A: Tagesausgleich, GradientenB: Integration von ÜberschüssenC: Saisonausgleich und Spitzenlastdeckung – ggf. sehr lange Speicherdauer 

Schill (2013), Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung

Flexibilitätsoptionen BeispieleStromspeicher Mechanische, elektrochemische, 

chemische Stromspeicher Kurzzeit‐, Tages‐ und Saisonspeicher

Erzeugungsseitige Optionen Indirekte Wasserspeicherung Flexibilisierung KWK und Biomasse Angepasste Einspeisung FEE Flexible konventionelle Kraftwerke 

Nachfrageseitige Optionen Lastverschiebung Lastreduktion

Neue flexible Lasten  Power‐to‐Heat Power‐to‐Gas Power‐to‐Mobility

Netzseitige Optionen Netzausbau und ‐optimierung Leistungselektronik

Speicher und andere Flexibilitätsoptionen

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Funktionale Stromspeicher, „Power-to-Power“

„X-to-Power“

„Power-to-X“

Illustration: Speicher im Kontext anderer Flexibilitätsoptionen2

A: Residuallastglättung: Power‐to‐PowerB: Integration von Überschüssen: Power‐to‐PowerD: Flexibilisierung thermischer Erzeuger: Power‐to‐Power, X‐to‐PowerE: Neue steuerbare Lasten: Power‐to‐X

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

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RedaktionWolf‐Peter Schill | wschill@diw.de