förderung von pv-anlagen mit integrierten stromspeichern gehört ins eeg 1 diskussionsbeitrag des...
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Förderung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern gehört ins EEG
1
Diskussionsbeitrag desSolarenergie-FördervereinsDeutschland e.V. (SFV)
Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck (Geschäftsführer SFV)
Unter Mitwirkung der Professoren. Eberhard Waffenschmidt (Elektrische Netze, FH Köln)Ingo Stadler (Erneuerbare Energie u.Energiewirtschaft, FH Köln) Volker Quaschning (Regenerative Energiesysteme, HTW Berlin), sowie der Herren Michael Brodt u. Herrn Klaus Köln (UfE GmbH) und vieler ehrenamtlicher Mitstreiter
4,24
1
2
3
4
2010 2011 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
3,00
0,76 0,740,23 0,23 0,39 0,39
GW / a
5
6
7
7,4 7,5
bisher 2
Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13 Auswertung und Grafik durch SFV
Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung
1
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2010 2011 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13 Auswertung und Grafik durch SFV
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0,76 0,740,23 0,23 0,39 0,39
GW / a
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Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung
7,4 7,5
bisher 3
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Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
40 GW
Solar 2011
Solar 2011
5
Uhrzeit
Leistung
10 GW
Solar 2011
Solar 2011
40 GWLastkurve
6
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Solar 2011
Solar 2011
Residuallast
7
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Solar 2011
Solar 2011
Residuallast
8
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Solar 2011
Solar 2011
Residuallast
9
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Konven-tionelle
Leistung
Solar 2011
Solar 2011
10
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Konven-tionelle
Leistung
Solar 2011
Solar 2011
11
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Konven-tionelle
Leistung
Solar 2011
Solar 2011
12
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Konven-tionelle
Leistung
Solar 2011
Solar 2011
13
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Konven-tionelle
Leistung
Solar 2011
Solar 2011
14
Lastkurve
Uhrzeit
Leistung
10 GW
40 GW
Vergangenheit:Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke
Konven-tionelle
Leistung
Solar 2011
Solar 2011
Lastkurve
Uhrzeit
Leis
tung
Viel Sonn
e
40 GW
48 GW
40 GW
40 GW
Residuallast
ändert sich
15
Ändert sich
kaum
16
PV- Wachstum (und Windwachstum) wird
verhindert durch Grundlastkraftwerke
17
Leis
tung
Ca. 50 GW
Uhrzeit
Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden?
Lastkurve
18
Leis
tung
Ca. 50 GW
Uhrzeit
Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden?
Lastkurve
Leis
tung
Grundlastkraftwerke
Mittellastkraftwerke
Spitzenlastkraftwerke
Deckung der Residuallast
*) Reihenfolge aus didaktischen Gründen vertauscht 19
Leis
tung
Grundlastkraftwerke jeweils ca. 70 % ihrer Leistung ist nicht abregelbar
Mittellastkraftwerke abregelbar
Spitzenlastkraftwerke20
Deckung der Residuallast
Leis
tung
Nicht abregelbare Kraftwerksleistung
Abregelbare Kraftwerksleistung
Grundlastkraftwerke jeweils ca. 70 % ihrer Leistung ist nicht abregelbar
Mittellastkraftwerke abregelbar
Spitzenlastkraftwerke
Deckung der Residuallast im Sommer *)
*) Im Winter ist Zahl der Grundlastkraftwerke gleich. Aber erheblich mehr Mittel- und Spitzenlastkraftwerke sind im Einsatz.
21
Ca. 50 GW
Leis
tung
Uhrzeit
Nicht abregelbare Kraftwerksleistung
Abregelbare Kraftwerksleistung
Ungepufferte PV-Leistung
Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?
22
Lastkurve
Ca. 50 GW
Uhrzeit
Leis
tung
Nicht abregelbare Kraftwerksleistung
Abregelbare Kraftwerksleistung
Ungepufferte PV-Leistung
…abgeregelt
Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?
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Lastkurve
Ca. 50 GW
Uhrzeit
Leis
tung
Nicht abregelbare Kraftwerksleistung
Ungepufferte PV-Leistung
Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?
24
Lastkurve
Ca. 50 GW
Uhrzeit
Leis
tung
Nicht abregelbare Kraftwerksleistung
Ungepufferte PV-Leistung
Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?
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PV wird abgeregelt
Lastkurve
Ca. 50 GWLastkurve
Uhrzeit
Leis
tung
Nicht abregelbare Kraftwerksleistung
Ungepufferte PV-Leistung
Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?
26
PV wird abgeregelt
Ca. 50 GWLastkurve
Uhrzeit
Leis
tung
Nicht abregelbare Kraftwerksleistung
Ungepufferte PV-Leistung
Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?
27
PV wird abgeregelt
28
Lastkurve
29
Lastkurve
30
Lastkurve
31
Lastkurve
32
Lastkurve
33
Lastkurve
34
Ausschließlich für Grundlastkraftwerke
Lastkurve
35
Zahl der Grundlastkraftwerke
kontinuierlich vermindern
36
Lastkurve
Grundlastkraftwerke zurückdrängen
Maßnahme 1
37
Lastkurve
Grundlastkraftwerke zurückdrängen
Maßnahme 1
38
Lastkurve
Grundlastkraftwerke zurückdrängen
Maßnahme 1
39
Lastkurve
Grundlastkraftwerke zurückdrängen
Maßnahme 1
40
Grundlastkraftwerke Braunkohle oder Atom Hohe Investitionskosten - Brennstoff billig CO2-Ausstoß sehr hoch Schwer regelbar
41
Grundlastkraftwerke Braunkohle oder Atom Hohe Investitionskosten - Brennstoff billig CO2-Ausstoß sehr hoch Schwer regelbar
Blockheizkraftwerke -> Strom und Wärme gleichzeitig Erdgas – später EE-Methan (Brückentechnik im guten Sinn) CO2-Ausstoß geringer Leicht regelbar
42
PV-Anlagen übernehmen neue Aufgaben:
1. Nachtversorgung
43
Ausschließlich für Grundlastkraftwerke
Lastkurve
Mögliche Spielräume nutzen
1. Grundlastkraftwerke reduzieren
2. Spielräume nutzen
45
SFV - Vorschlag:
Solareinspeisungsspitzen kappen,
zwischenspeichern
abends und nachts einspeisen.
46
Nur mit dem Bau von Pufferspeichern ist die zukünftige Abregelung der PV zu vermeiden. Aber: Stromwirtschaft baut keine Speicher.
Der SFV schlägt vor:
PV-Betreiber installieren die
fehlenden Speicher selbst
47
Warum Integration in die PV-Anlage?
Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen
48
Warum Integration in die PV-Anlage?
Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen
Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern
49
Warum Integration in die PV-Anlage?
Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen
Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern
Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom
50
Warum Integration in die PV-Anlage?
Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen
Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern
Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom
Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher
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Warum Integration in die PV-Anlage?
Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen
Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern
Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom
Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher
Autonome Regelmechanismen
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Warum Integration in die PV-Anlage?
Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen
Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern
Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom
Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher
Autonome Regelmechanismen
Modell auch für den Sonnengürtel der Erde
53
Herleitung von Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität
Peak
Leistung Peakleistung
1,0
Uhrzeit
Peak
Leistung Peakleistung
1,0
0,3
Uhrzeit
Peak
Leistung Peakleistung
1,0
0,3
Uhrzeit
Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak
Peak
Leistung Peakleistung
1,0
0,3
Uhrzeit
Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak
Peak
3 kWh/kWp
3 kWh/kWp
Leistung Peakleistung
1,0
0,3
Uhrzeit
Direkteinspeisung
Einspeisung aus Speicher
Uhrzeit
An sonnigen Tagen… Einspeisung = 0,3 peakLeis
tung
in k
W /
kW
p
59
60
Lastkurve
Stand heute
Stand heute
Uhrzeit
Leis
tung
Darstellung bei Voller Solareinstrahlung
Zubau 1
Konventionelle Leistung
Konventionelle Leistung
61
Lastkurve
Stand heute
Stand heute
Zubau 1
Zubau 2
Uhrzeit
Leis
tung
Bei voller Solareinstrahlung
Konventionelle Leistung
Konventionelle Leistung
Solar-leistung heute
Zubau ohne Pufferspeicher
Uhrzeit
Lastkurve LastkurveLeis
tung
Solar-leistung heute
Zubau mit Pufferspeicher
Vergleich der Einspeiseleistungskurven bei Vervierfachung des PV-Zubaus ohne oder mit Pufferspeicher
Entscheidend ist die Solarleistungskurve bei voller Sonneneinstrahlung. Bei Zubau mit Pufferspeichern ist ihr Abstand zur Lastkurve fast konstant.
62
Direkteinspeisung
Einspeisung aus Speicher
Uhrzeit
Viel Sonne… Einspeisung = 0,3 peak
Sonne etwas über 0,3 peak
Sonne unter 0,3 peak
Leis
tung
in k
W /
kW
p
0,3
0,3
63
Uhrzeit
Lastkurve
Leis
tung Lastkurve
BisherigeSolarleistung
Zubau mit Pufferspeicher
Mit Pufferspeicher
Viel Sonne Wenig Sonne
Bisher
65
Technische Umsetzung
Einspeiseobergrenzregler Pufferbatterie Netzstabilisierungsregler
MPP-Regler zieht jederzeit
maximale Leistung
Wechsel-richter
Ein-speise-
Zähler
Öffentliches Netz
Solargenerator
66
MPP-Regler zieht jederzeit
maximale Leistung
Wechsel-richter
Batterie
Batterie-Ladegerät
Einspeise-Obergrenz- Regler
Überschuss
Batterie-management Ein-
speise-
Zähler
Öffentliches Netz
Solargenerator
0,3 Peak
67
MPP-Regler zieht jederzeit
maximale Leistung
Wechsel-richter
Batterie
Batterie-Ladegerät
Einspeise-Obergrenz- Regler
Überschuss
Batterie-management Ein-
speise-
Zähler
Öffentliches Netz
Solargenerator
Haushalt Stromverbraucher
Verbrauchs
Zähler
0,3 Peak
68
69
PV-Anlagen übernehmen neue Aufgaben:
2. Netzstabilisierung
MPP-Regler zieht jederzeit
maximale Leistung
Wechsel-richter
Batterie
Batterie-Ladegerät
Einspeise-Obergrenz- Regler
Überschuss
Batterie-management Ein-
speise-
Zähler
Öffentliches Netz
Solargenerator
Netzstabili-sierungs-
Regler
Haushalt Stromverbraucher
Verbrauchs
Zähler
+ / - Kor-rektursignal
0,3 Peak
70
Zur energieintensiven Industrie
Solarstrom
71Die solare Energie wird nicht nur um die Mittagszeit, sondern ganztägig geliefert und gelangt bis in das Hochspannungsnetz
K-Strom
NiederspannungsnetzMitte
lspannun
gsnetz
Hochspannungsnetz
Zu den EE-Methan und EE-Methanol-Produktionsanlagen
Lastkurve
Stand 2011
Stand 2011
Uhrzeit
Leis
tung
Solar-leistung
Solar-Überschuss rund um die Uhr für EE-Methan und EE-Methanol
Zubau mit Pufferspeicher
73
Alternativen ?Eigenverbrauch
Demand Side ManagementGaskraftwerke
74
Möglichkeiten der Abhilfe?
- Eigenverbrauch?- Demand Side Management?- Bau von rasch regelbaren Gaskraftwerken (GuD)?
Lastkurve
Konventionelle Leistung
PV ohne Puffer-
speicher
Uhr
Leis
tung
Minder-entnahme aus dem Netz
Minder-einspeisung ins Netz
Eigenverbrauchs-Optimierung
75
Lastkurve
Uhr
Konventionelle Leistung
Weniger Verbrauch
Mehr Verbrauch
PV ohne Puffer-
speicher
Lei
stu
ng
Demand Side Management
76
77
Ablaufplan für die Energiewende
Ziel: Bildung einer strategischen Reserve aus EE
Dezentrale KWK-
Anlagen
KWK u. GuD-Kraftwerke
Ziel: EE-Strom für Wochen ohne
Wind und Sonne
EE-Methan im Gasnetz
EE-Methanol in Tanks beim VerbraucherStrategische Reserve:
EE-Methan und EE-Methanol
…erzeugen aus CO2 und H2O …
EE-Methanol
EE-Methan . Dezentrale
KWK-Anlagen
KWK u. GuD-Kraftwerke
Ziel: EE-Strom für Wochen ohne
Wind und Sonne
EE-Methan im Gasnetz
EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher
Vergleichmäßigte Überschüsse aus
Sonne und Wind …
Pufferspeicher für PV-Anlagen
Pufferspeicher für Windparks
…erzeugen aus CO2 und H2O …
EE-Methanol
EE-Methan .
PV-Überschüsse auch nachts verfügbar
Wind-Überschüsse werden geglättet
Dezentrale KWK-
Anlagen
KWK u. GuD-Kraftwerke
Ziel: EE-Strom für Wochen ohne
Wind und Sonne
Start
EE-Methan im Gasnetz
EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher
Grundlastkraft-werke stilllegen
Überschüsse werden nicht mehr abgeregelt
Vergleichmäßigte Überschüsse aus
Sonne und Wind …
Markteinführung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern im EEG
81
• Kompatibilität ungepufferter PV mit dem derzeitigen Kraftwerkspark zukünftig nicht mehr gegeben
• SFV-Vorschlag: PV-Betreiber sollen notwendige Pufferspeicher selbst installieren
• Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität
• Technische Umsetzung: Speicherung, Netzstabilisierung
• Gesetzliche Bestimmungen zur Ergänzung des EEG
•Alternative – Eigenverbrauch?
•Alternative - Demand Side Management?•
•Ablaufplan bis zum Endziel „Strategische Reserve für Wochen ohne Wind und Sonne“ beginnt mit PV-Pufferung
82
Gesetzliche Bestimmungen
Zur Ergänzung des EEG(SFV-Vorschlag)
§§
83
1. Reduzierung der Einspeiseleistung auf 30 Prozent der Peakleistung befreit von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement
Absatz 1
Solarstromanlagen, deren Einspeisewirkleistung am Verknüpfungspunkt mit dem aufnahmepflichtigen Netz durch eine technische Einrichtung auf 30 Prozent der Peakleistung reduziert ist, werden von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement (nach §§ 6 und 11 EEG 2012) befreit.
Absatz 2 Die verpflichtende Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung gilt für den gesamten aus diesen Anlagen in das Versorgungsnetz eingespeisten Strom einschließlich zwischengespeicherten Solarstroms.
Absatz 3 Zusätzlich zum Zweck der Netzstabilisierung eingespeister Strom unterliegt nicht der Reduzierung nach den Abs.1 u. 2
§§
84
2. Speicherbereitstellungsvergütung §§Absatz 1Für die Integration eines Pufferspeichers in eine auf 0,3 der Peakleistung leistungsreduzierte PV-Anlage wird eine jährliche Speicherbereitstellungsvergü-tung durch den regelverantwortlichen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) gezahlt.
Absatz 2
Die Laufzeit der Speicherbereitstellungsvergütung beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Speicherinstallation an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel der in Absatz 3 genannten Speicherbereitstellungsvergütung gezahlt.
Absatz 3
Die Speicherbereitstellungsvergütung beträgt jährlich 80 Euro für eine Speicherkapazität von 1 kWh. Eine nachträgliche Erweiterung des Speichers in Schritten von 1 kWh ist zulässig und wird ebenfalls nach Absatz 2 berechnet. Der Anlagenbetreiber darf maximal 3 kWh Speicherkapazität pro installierter kWp-Peakleistung geltend machen.
Absatz 4
Der Anlagenbetreiber muss dazu einmalig in jedem Sommerhalbjahr die Leistung seines Batteriesatzes messtechnisch nachweisen.
(Dazu reicht ein im im verplombten Teil der Leitung zwischen Einspeisezähler und Hausanschlusskasten angebrachter Maximum-Stromzähler, der nur die nächtlichen Ströme vom Zähler in den Hausanschlusskasten erfasst und der am 28. Februar automatisch auf Null zurückgesetzt wird.
85
3. Stabilisierungsbonus bei aktiver Teilnahme an der Netzstabilisierung
Absatz 1
Die Integration einer Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung in eine batteriegepufferte PV-Anlage wird mit einem jährlichen Stabilisierungsbonus von 10 Euro pro kWp installierter PV-Leistung durch den aufnahmepflichtigen Verteilnetzbetreiber vergütet.
Absatz 2
Die Laufzeit des Stabilisierungsbonus beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Installation der Stabilisierungseinrichtung an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel des in Absatz 1 genannten Stabilisierungsbonus gezahlt.
§§
86
4. Freiwilliger Speichereinsatz vor dem Verpflichtungstermin wird belohnt („Sprinterbonus“)
Absatz 1 Die Speicherbereitstellungsvergütung wird auch für PV-Anlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem 01.01.2017 gewährt, wenn die Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung und der Einsatz der Speicherbatterie vor diesem Datum vorgenommen wurde. Die jährliche Speicher-bereitstellungsvergütung erhöht sich dann um 50 Cent/kWp für jeden vollen Monat vorgezogenen Speichereinsatz.
Absatz 2Der Stabilisierungsbonus wird auch für PV-Anlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem 01.01.2017 gewährt, wenn eine Speicherbatterie sowie eine Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung installiert wurden.
§§
87
5. Degression der Speicherbereitstellungsvergütung
Für jedes volle Kalenderjahr, welches das Inbetriebnahme-datum später als der 31.12.2017 liegt, vermindert sich die jährliche Speicherbereitstellungsvergütung technologieabhängig für die gesamte Vergütungsdauer um 5 bis 15 Prozent.
§§
88
6. Eigenverbrauch oder Eigenvermarktung
Eigenverbrauch des Solarstroms ist zulässig, wird aber nicht zusätzlich vergütet
§§
§ 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner § 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung.
7. Integration von Pufferspeichern in PV-Anlagen befreit Netzbetreiber nicht von ihrer Verantwortung für eigene Stromspeicherung
§§
89
Nachträgliche Einfügung in rot.
90
Diskussionsbeitrag - wird laufend aktualisiert
Jeweils aktuellste Fassung:
http://www.sfv.de/artikel/speicherausbau.htm
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