Vision des Bundes zur Energiespeicherung
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Das Dokument thematisiert die Herausforderungen und Entwicklungen im Bereich der Energiespeicherung in der Schweiz im Kontext der Energiestrategie 2050. Es werden die Bedeutung von Pumpspeicherkraftwerken, Speichertechnologien sowie die Notwendigkeit von flexiblen Kraftwerken und Smart Grids hervorgehoben, um eine effiziente Integration erneuerbarer Energien zu gewährleisten. Zudem wird auf die wirtschaftlichen Aspekte und zukünftigen regulatorischen Rahmenbedingungen eingegangen, um die Wettbewerbsfähigkeit von Speichertechnologien zu fördern.
Vision des Bundes zur Energiespeicherung
- 1. "Vision" des Bundes zur Energiespeicherung Daniel Büchel, Vizedirektor und Programmleiter EnergieSchweiz Journée smart energy, Sion, 5. September 2014
- 2. 2 Inhaltsübersicht • Entwicklung der "Strom-Welt" • Entwicklung der "Gas-Welt" • Entwicklung der "Öl-Welt" • Entwicklung im Bereich Forschung
- 3. 3 Schweiz als Batterie und Stromdrehscheibe Europas? Sarasin, 21.10.2013 VDE-Studie, 2012 Aargauer Zeitung, 02.10.2013 Südostschweiz, 21.10.2010 Der Bund, 08.04.2011
- 4. 4 Wegen der Energiewende keine Pumpspeicher? Weltwoche ,10.10.2013 NZZ, 27.09.2013 Handelsblatt, 23.08.2012 Südostschweiz, 12.05.2011 Zürcher Landzeitung, 13.05.2011
- 5. 5 Welche Bedeutung haben Pumpspeicherwerke im zukünftigen Strommarkt? • Braucht es mit der Energiestrategie 2050 neue Speicher? • Und wenn ja, … – … wie viel Speicherkapazität? – … welche Technologien? – … zu welchem Zeitpunkt? – … an welchem Standort? – … ist die Wirtschaftlichkeit gegeben? – … mit welchem Marktmodell?
- 6. 6 Energiespeicherung hat zunehmende Bedeutung für zukünftiges Energiesystem
- 7. 7 Herausforderungen im Strommarkt Ein zukünftiges Energieversorgungssystem erfordert zur Integration erneuerbarer Energien folgende Technologien: • Speichertechnologien, um einen allfälligen Angebotsüberhang zu speichern und bei einem Nachfrageüberhang abzugeben • Flexible Kraftwerke, um einen allfälligen Nachfrageüberhang bei fehlender Produktion zu decken • Demand Side Management, um das Nachfrageverhalten der Angebotsentwicklung anzupassen • Effizienter Netzbetrieb, Netzausbau und Entwicklung von Smartgrids für die vermehrte Einspeisung auf der unteren Netzebene und um Verbraucher und Produzenten intelligenter zu verbinden Es sind zusätzliche Investitionen nötig für den Umbau Effizienzsteigerungen sind nötig, um grosse Preissteigerungen zu vermeiden
- 8. 8 Herausforderungen • Fördersystem mit Systemeffizienz • Anreize für bedarfsorientierte Erzeugung • Kostenreduktion der Technologien fördern und berücksichtigen Erneuerbare Energien • Investitionsanreize in Kraftwerkskapazität? • Europakompatible Kraftwerke CO2-Kompensation • Ausbau- und Erneuerungsbedarf (Bewilligungsverf. und Finanzierung) • Investitionen unter Anreizregulierung • Effiziente Bewirtschaftung der Grenzkapazitäten Netze • Pumpspeicheranlagen -> neue Businessmodelle • Dezentrale Speicher •Demand Side Management Speichertechnologien und Lastmanagement •Strukturbereinigung •Verpflichtende Effizienzziele •Neue Rollen, neue Businessmodelle Energieversorgungsunternehmen • Für wen? Markt •EU-kompatibel? KEV, Investitionshilfen und Eigenverbr.regelung, Auktionen Bund, Privatwirtschaft Markt, CO2-Gesetz, WKK-Strategie Stromwirtschaft Strategie Stromnetze, Revision StromVV/VG Bund, Kantone, Swissgrid, ElCom, Stromwirtschaft Privatwirtschaft und Forschung Energiestrategie 2050, 2. Marktöffnungsschritt Stromwirtschaft 2. Marktöffnungsschritt, Revision StromVG Stromwirtschaft Herausforderungen Massnahme/ Verantwortung
- 9. 9 Der Strommarkt ist bereits heute im Wandel Die Förderung erneuerbarer Energien in Europa hat Auswirkungen auf die Energiemärkte: – Starker Ausbau PV und Wind, insb. in Deutschland und Italien – Die Residuallast (Gesamtlast abzgl. Einspeisung erneuerbarer Energien) wird bei starker PV-Einspeisung besonders über die Mittagszeit reduziert – Erneuerbare Energien verdrängen konventionelle Kraftwerke aus dem Markt – Die vermehrte volatile Einspeisung durch erneuerbare Energien bringt neue Anforderungen an die zukünftige Energieversorgung Seit 2008 sind die Strompreise am Grosshandelsmarkt im Abwärtstrend: Nachfragerückgang Steigende Produktionskapazitäten (besonders aus erneuerbaren Energien) Tiefe CO2- und Kohlepreise Schwacher Euro
- 10. 10 Studie: Bewertung von Pumpspeicherkraftwerken in der Schweiz im Rahmen der Energiestrategie 2050 • Welche Rolle spielen Pumpspeicherkraftwerke im energiewirtschaftlichen Umfeld der Energiestrategie 2050? Wie hoch ist dabei der (Ausbau-) Bedarf an Pumpleistung und Pumpenergie? • Wie ist die Wirtschaftlichkeit von typischen schweizerischen Pumpspeicherkraftwerken unter der Energiestrategie 2050 zu beurteilen? Was sind die relevanten Treiber für die Wirtschaftlichkeit? • Wie sieht eine optimale Regulierung für Pumpspeicherkraftwerke im Rahmen der Energiestrategie 2050 aus? Welchen Einfluss haben wichtige Stellschrauben des Regulierungsrahmens? – Kapazitätsmarkt (CH bzw. EU) – Befreiung von Netznutzungsentgelten – Integration in die europäischen Strommärkte
- 11. 11 Studie: Energiespeicher in der Schweiz: Bedarf, Wirtschaftlichkeit und Rahmenbedingungen • Technologie- und Kostenentwicklung: – Wie sehen die möglichen, realistischen und für die Schweiz relevanten Entwicklungen der verschiedenen Technologien zur Energiespeicherung sowie deren Charakteristika und Kostenkomponenten über den Horizont bis 2050 aus? • Bedarfsanalyse: – Was ist der potenzielle Bedarf in der Schweiz an Leistung und Energie aus Speichern in den Szenarien der ES 2050? • Speichereinsatz, Märkte und Handlungsempfehlungen: – Welche Möglichkeiten des Speichereinsatzes ergeben sich? – Welche Kosten/ Nutzen resultieren daraus? – Welche Handlungsempfehlungen für eine zukünftige Regulierung lassen sich daraus ableiten?
- 12. Bedarfsanalyse Ergebnisse der Studie DNV KEMA (2013) zum technischen Speicherbedarf in der zukünftigen Stromversorgung 12 • Kurz- bis mittelfristig (bis 2020) besteht in keinem der untersuchten Szenarien und Angebotsvarianten ein zusätzlicher Speicherbedarf. Grund: Vergleichsweise geringer Zubau an volatilen Erzeugungstechnologien bis zum Jahr 2020. • Für den Zeitraum bis 2050 ist jedoch vor allem für ländliche Netze ein technisch bedingter Speicherbedarf zur Vermeidung unzulässiger Netzüberlastungen zu erwarten. Grund: Hoher Zubau dezentraler, volatiler Erzeugungstechnologien, der lokale Überspeisungen der Verteilnetze verursacht. Ein grossflächiger Einsatz neuartiger Energiespeicher in der Schweiz erscheint erst langfristig, d.h. im Zeitraum nach 2035, erforderlich bzw. sinnvoll.
- 13. 13 Mögliche Anwendungen von Speichertechnologien • Potenziell verschiedene Speichertechnologien verfügbar – Unterschiedliche Anwendungsoptionen in Abhängigkeit von Leistung und Speicherdauer – „Neue“ Technologien überwiegend für kurzfristige aber auch dezentrale Anwendung geeignet Mikrospeicher Kleintechnische Speicher Mitteltechnische Speicher Grosstechnische Speicher ≤ 100 kW 1 - 10 MW 10 – 100 MW 100 - 1.000 MW Monate Power-to-Gas Tage / Wochen Pumpspeicher Pumpspeicher Power-to-Gas Stunden / Tage Batterien Batterien Pumpspeicher Druckluftspeicher Elektrothermische Speicher Batterien Pumpspeicher Druckluftspeicher Elektrothermische Speicher Minuten / Stunden Batterien Batterien Elektrothermische Speicher Batterien Pumpspeicher Druckluftspeicher Elektrothermische Speicher Sekunden / Minuten Superkondensatoren, Spulen Schwungräder Batterien Batterien (Pumpspeicher) (Druckluftspeicher) (Pumpspeicher) (Druckluftspeicher)
- 14. 14 Nutzen der Pumpspeicherkraftwerke: Mengeneffekt Ausgespeicherte Strommengen für die Schweiz (Quelle: DNV KEMA)
- 15. 15 Nutzen der dezentralen Speicher: Vermiedene Abregelung erneuerbarer Energien • Beitrag zur gesicherten Leistungsbereitstellung im Stromsystem und damit zur Versorgungssicherheit – Last- und Produktionsverschiebung in breitem zeitlichen Spektrum – Systemdienstleistungen zur Erhaltung der Netzstabilität – Unterstützung lokaler Verbrauch der Erzeugung • Beitrag der Speicher zur Integration erneuerbarer Energien Vermiedene Abregelung erneuerbarer Energien durch Integration dezentraler Speicher (Quelle: DNV KEMA)
- 16. 16 Winterhilfe - Power-to-Gas als Speichertechnologie ? • Um stochastisch anfallenden Strom aus Erneuerbaren Energien zu speichern bzw. ins Winterhalbjahr zu transferieren.
- 17. 17 Kosten und Wirtschaftlichkeitsanalyse • Derzeit hohe Kosten neuer Speichertechnologien • Erwartung signifikanter Kostendegression insbesondere für Batterien • Ergebnisse Marktsimulationen: – Insbesondere dezentrale Speicher können langfristig die volkswirtschaftlich günstigste Lösung zur Integration dezentraler erneuerbarer Energien (z.B. PV) darstellen – Trotz steigender Erlöse bleibt die Wirtschaftlichkeit aus Sicht der Anlagenbetreiber fraglich Prognose Kosten von Speichertechnologien Wirtschaftlichkeit dezentraler Speicher im Strommarkt 250 200 150 100 50 0 WWB POM/C&E NEP/C&E WWB POM/C&E NEP/C&E 2020 2035 2050 CHF/kw/Jahr Reserven Spotmarkt Kapitalkosten AC Kapitalkosten DC
- 18. 18 Empfehlungen für regulatorische Rahmenbedingungen aus der Studie Übergreifendes Ziel: Förderung der Effizienz durch Gewährleistung der Gleichbehandlung von Energiespeichern mit anderen Technologien 1. Keine direkte Förderung durch Subventionen oder Investitionszuschüsse 2. Förderung von Forschung und Entwicklung – Langfristig orientierte Förderung – Schwerpunkt auf Technologien für den dezentralen Einsatz – Allenfalls Berücksichtigung saisonaler Technologien (Wärmespeicher bzw. Power-to- Gas) – Koordination mit internationalen Aktivitäten 3. Kein individueller Speichermechanismus – ABER: Berücksichtigung von Speichern bei Einführung eines Kapazitätsmechanismus 4. Keine spezifische Befreiung von Netzentgelten für dezentrale Speicher – ABER: Gewährleistung der Gleichbehandlung mit anderen Produktionsanlagen 5. Allenfalls Einführung einer dezentralen Systemdienstleistung „Engpassmanagement“ 6. Keine regulierten Speicher im Eigentum von Netzbetreibern
- 19. 19 Entwicklung "Gas-Welt": Bedeutung für die Speicherung heute und morgen • Die Energiestrategie des Bundesrats zielt in erster Linie darauf ab, die Endenergienachfrage mittel- bis langfristig massiv zu senken. • Das bedeutet auch, dass mittel- bis langfristig der Anteil der fossilen Energieträger an der Endenergienachfrage entscheidend zurück gehen wird (ohne Berücksichtigung der Möglichkeit von Stromproduktion durch Erdgas) • Innerhalb der fossilen Energien wird die Bedeutung von Erdgas aber gestärkt: Erdgas wird auf Kosten von Erdöl vor allem bei der Raum- und Prozesswärme Marktanteile dazu gewinnen. • Überlagert wird dieser Substitutionseffekt jedoch wiederum durch die Verringerung der benötigten Raum- und Prozesswärme. Geht die Strategie des Bundesrats im Bereich der Energieeffizienz auf, wird zukünftig in den Gebäuden und in der Industrie weniger Energie verbraucht.
- 20. 20 Entwicklung "Gas-Welt": Heutige Gasversorgung • Erdgas deckte 2011 rund 12% des Schweizerischen Endenergieverbrauchs. Gemäss Energieperspektiven 2050 zukünftig sinkender Bedarf im Wärmebereich. Je nach Ausbau der fossilen Stromproduktion könnte der Gesamtverbrauch deutlich steigen. • Erdgas wird vollständig importiert, mehrheitlich über langfristige Verträge mit diversen Lieferanten aus dem EU-Raum. • 75% des Schweizer Bedarfs werden über die Transitgasleitung (Niederlande- Italien) eingeführt. EU 43% Russland 22% Sonstige 14% Norwegen 21% Importportfolio der Schweizer Erdgas- Wirtschaft 2011 Name der Präsentation • Untertitel Absender Quelle: VSG
- 21. 21 Entwicklung "Gas-Welt": Risiko Auslandabhängigkeit • Das Erdgas für die Schweiz wird aus verschiedenen Ländern und über verschiedene Routen bezogen. • Wiederkehrende Konflikte zwischen Russland und der Ukraine führen zu Versorgungssicherheitsbedenken. • Im Unterschied zu den Nachbarländern verfügt die Schweiz über keine heimischen Gasspeicher, LNG-Terminals und fördert kein eigenes Erdgas. • Die Schweiz ist abhängig vom Ausland, daher: – spielen abschaltbare Erdgaskunden (Zweistoffkunden) eine wichtige Rolle – wird die Mitgliedschaft im wichtigen Krisenmanagementsgremium der EU, der so genannten Gas Coordination Group, angestrebt, um die Gasversorgungsicherheit zusätzlich zu stabilisieren. – BFE befürwortet die Bemühungen der Branche, in der Schweiz Gasspeicher zu bauen (z.B. Abklärungen im Grimselgebiet).
- 22. 22 Entwicklung "Öl-Welt": Risiko Auslandabhängigkeit • 60 % der Erdölimporte erfolgt direkt in Form von Ölfertigprodukten, 40 % in Form von Rohöl • Erdölraffination ist zurzeit starken Veränderungen unterworfen. – Die Auslastung der Raffinerien nimmt langfristig weltweit ab – Rentabilität verschlechtert sich – Zukunft der beiden Schweizer Raffinerien in Cressier und in Collombey ist ungewiss • Allfällige Schliessung der Raffinieren würde Landesversorgung mit fossilen Brenn- und Treibstoffen nicht gefährden • Pflichtlagerbestände gemäss Landesversorgungsgesetz vom 8. Oktober 1982 (LVG, SR 531) – Betrieben von Erdölbranche – Decken Bedarf für einige Monate (4.5 Monate für Benzin, Diesel und Heizöl, 3 Monate für Flugpetrol)
- 23. 23 Aktionsplan Koordinierte Energieforschung Schweiz Förderung erfolgt in 4 Stossrichtungen 1. Kapazitätsaufbau für Energieforschung (Teams) 2. Aufbau von 7 Kompetenzzentren (u.a. Effizienz, Netze, Strom- und Wärmespeicherung, Elektrizität aus Erneuerbaren, Mobilität, Biomasse, Speicher) 3. Kompetitive Fördermittel für Forschungsprojekte (KTI) 4. Förderaktivitäten des SNF (NFP, NFS, Förderprofessuren) wurde im Frühjahr 2013 vom Parlament verabschiedet.
- 24. 24 Forschung im Bereich Energiespeicherung SCCER Storage: • Die Gesuche in den Bereichen "Speicherung" erhielten bereits im ersten Hearing des Steuerungskomitees im Oktober 2013 grünes Licht. • Leading House: PSI • Budget: 11 Millionen Franken
- 25. 25 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!