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Förderung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern gehört ins EEG . Diskussionsbeitrag des Solarenergie-Fördervereins Deutschland e.V. (SFV) Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck (Geschäftsführer SFV) Unter Mitwirkung der Professoren. Eberhard Waffenschmidt (Elektrische Netze, FH Köln)

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Förderung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern gehört ins EEG

Diskussionsbeitrag des

Solarenergie-Fördervereins

Deutschland 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

slide2

GW / a

7

Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung

7,5

7,4

6

5

4,24

Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13

Auswertung und Grafik durch SFV

4

3,00

3

2

1

0,76

0,74

0,39

0,39

0,23

0,23

2010 2011 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

bisher

slide3

GW / a

7

Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung

7,5

7,4

6

5

4,24

Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13

Auswertung und Grafik durch SFV

4

3,00

3

2

1

0,76

0,74

0,39

0,39

0,23

0,23

2010 2011 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

bisher

slide4

Leistung

Lastkurve

40 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide5

Leistung

Lastkurve

40 GW

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide6

Leistung

Lastkurve

40 GW

Residuallast

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide7

Leistung

Lastkurve

40 GW

Residuallast

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide8

Leistung

Lastkurve

40 GW

Residuallast

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide9

Leistung

Lastkurve

40 GW

Konven-tionelle Leistung

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide10

Leistung

Lastkurve

40 GW

Konven-tionelle Leistung

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide11

Leistung

Lastkurve

40 GW

Konven-tionelle Leistung

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide12

Leistung

Lastkurve

40 GW

Konven-tionelle Leistung

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide13

Leistung

Lastkurve

40 GW

Konven-tionelle Leistung

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide14

Leistung

Lastkurve

40 GW

Konven-tionelle Leistung

Vergangenheit:

Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

Uhrzeit

slide15

Leistung

Lastkurve

40 GW

48 GW

40 GW

40 GW

Ändert sich kaum

Residuallast ändert sich

Viel Sonne

Uhrzeit

slide17

Lastkurve

Ca. 50 GW

Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden?

Leistung

Uhrzeit

slide18

Lastkurve

Ca. 50 GW

Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden?

Leistung

Uhrzeit

slide19

Deckung der Residuallast

Leistung

Grundlastkraftwerke

Mittellastkraftwerke

Spitzenlastkraftwerke

*) Reihenfolge aus didaktischen Gründen vertauscht

slide20

Deckung der Residuallast

Leistung

Grundlastkraftwerke

jeweils ca. 70 %

ihrer Leistung ist

nicht abregelbar

Mittellastkraftwerke

abregelbar

Spitzenlastkraftwerke

slide21

Deckung der Residuallast im Sommer *)

Leistung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Grundlastkraftwerke

jeweils ca. 70 %

ihrer Leistung ist

nicht abregelbar

Abregelbare Kraftwerksleistung

Mittellastkraftwerke

abregelbar

Spitzenlastkraftwerke

*) Im Winter ist Zahl der Grundlastkraftwerke gleich.

Aber erheblich mehr Mittel- und Spitzenlastkraftwerke sind im Einsatz.

slide22

Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?

Ca. 50 GW

Lastkurve

Leistung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Ungepufferte PV-Leistung

Abregelbare Kraftwerksleistung

Uhrzeit

slide23

Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?

Ca. 50 GW

Lastkurve

Leistung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Ungepufferte PV-Leistung

Abregelbare Kraftwerksleistung

…abgeregelt

Uhrzeit

slide24

Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?

Ca. 50 GW

Lastkurve

Leistung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Ungepufferte PV-Leistung

Uhrzeit

slide25

Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?

Lastkurve

Ca. 50 GW

Leistung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Ungepufferte PV-Leistung

PV wird abgeregelt

Uhrzeit

slide26

Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?

Lastkurve

Ca. 50 GW

Leistung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Ungepufferte PV-Leistung

PV wird abgeregelt

Uhrzeit

slide27

Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?

Lastkurve

Ca. 50 GW

Leistung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Ungepufferte PV-Leistung

PV wird abgeregelt

Uhrzeit

slide34

Lastkurve

Ausschließlich für Grundlastkraftwerke

slide36

Maßnahme 1

Lastkurve

Grundlastkraftwerke zurückdrängen

slide37

Maßnahme 1

Lastkurve

Grundlastkraftwerke zurückdrängen

slide38

Maßnahme 1

Lastkurve

Grundlastkraftwerke zurückdrängen

slide39

Maßnahme 1

Lastkurve

Grundlastkraftwerke zurückdrängen

slide40

Grundlastkraftwerke

Braunkohle oder Atom

Hohe Investitionskosten - Brennstoff billig

CO2-Ausstoß sehr hoch

Schwer regelbar

slide41

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

slide43

Lastkurve

Ausschließlich für Grundlastkraftwerke

Mögliche Spielräume nutzen

slide45

SFV - Vorschlag:

Solareinspeisungsspitzen kappen,

zwischenspeichern

abends und nachts einspeisen.

slide46

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

slide47

Warum Integration in die PV-Anlage?

Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen

slide48

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

slide49

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

slide50

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

slide51

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

slide52

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

slide54

Leistung Peakleistung

Peak

1,0

Uhrzeit

slide55

Leistung Peakleistung

Peak

1,0

0,3

Uhrzeit

slide56

Leistung Peakleistung

Peak

1,0

0,3

Uhrzeit

slide57

Leistung Peakleistung

Peak

1,0

Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak

0,3

Uhrzeit

slide58

Leistung Peakleistung

Peak

1,0

3 kWh/kWp

Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak

0,3

3 kWh/kWp

Uhrzeit

slide59

Direkteinspeisung

Einspeisung aus Speicher

Leistung in kW / kWp

An sonnigen Tagen… Einspeisung = 0,3 peak

Uhrzeit

slide60

Darstellung bei

Voller Solareinstrahlung

Lastkurve

Konventionelle Leistung

Leistung

Konventionelle Leistung

Zubau 1

Stand heute

Stand heute

Uhrzeit

slide61

Bei voller Solareinstrahlung

Lastkurve

Konventionelle Leistung

Leistung

Konventionelle Leistung

Zubau 2

Zubau 1

Stand heute

Stand heute

Uhrzeit

slide62

Vergleich der Einspeiseleistungskurven bei Vervierfachung des PV-Zubaus

ohne oder mit Pufferspeicher

Leistung

Lastkurve

Lastkurve

Zubau ohne

Pufferspeicher

Zubau mit Pufferspeicher

Solar-

leistung heute

Solar-

leistung heute

Uhrzeit

Entscheidend ist die Solarleistungskurve bei voller Sonneneinstrahlung.

Bei Zubau mit Pufferspeichern ist ihr Abstand zur Lastkurve fast konstant.

slide63

Direkteinspeisung

Einspeisung aus Speicher

Sonne unter 0,3 peak

0,3

Sonne etwas über 0,3 peak

0,3

Leistung in kW / kWp

Viel Sonne… Einspeisung = 0,3 peak

Uhrzeit

slide64

Viel Sonne

Wenig Sonne

Lastkurve

Lastkurve

Leistung

Zubau mit Pufferspeicher

Mit Pufferspeicher

Bisherige

Solarleistung

Bisher

Uhrzeit

slide65

Technische Umsetzung

Einspeiseobergrenzregler Pufferbatterie Netzstabilisierungsregler

slide66

Solargenerator

MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung

Wechsel-richter

Ein-speise-

Zähler

Öffentliches Netz

slide67

Solargenerator

Einspeise-Obergrenz- Regler

MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung

Wechsel-richter

0,3 Peak

Überschuss

Batterie-Ladegerät

Batterie-management

Ein-speise-

Zähler

Batterie

Öffentliches Netz

slide68

Solargenerator

Einspeise-Obergrenz- Regler

MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung

Wechsel-richter

0,3 Peak

Haushalt Stromverbraucher

Überschuss

Batterie-Ladegerät

Batterie-management

Verbrauchs

Zähler

Ein-speise-

Zähler

Batterie

Öffentliches Netz

slide70

Solargenerator

Einspeise-Obergrenz- Regler

MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung

Wechsel-richter

0,3 Peak

+ / - Kor-rektursignal

Haushalt Stromverbraucher

Überschuss

Netzstabili-sierungs-Regler

Batterie-Ladegerät

Batterie-management

Verbrauchs

Zähler

Ein-speise-

Zähler

Batterie

Öffentliches Netz

slide71

Zur energieintensiven Industrie

Hochspannungsnetz

Solarstrom

K-Strom

Zu den EE-Methan und EE-Methanol-Produktionsanlagen

Mittelspannungsnetz

Niederspannungsnetz

Die solare Energie wird nicht nur um die Mittagszeit, sondern ganztägig geliefert und gelangt bis in das Hochspannungsnetz

slide72

Solar-Überschuss rund um die Uhr für EE-Methan und EE-Methanol

Solar-leistung

Leistung

Lastkurve

Zubau mit Pufferspeicher

Stand 2011

Stand 2011

Uhrzeit

slide73

Alternativen ?

Eigenverbrauch

Demand Side Management

Gaskraftwerke

slide74

Möglichkeiten der Abhilfe?

  • Eigenverbrauch?
  • Demand Side Management?
  • Bau von rasch regelbaren Gaskraftwerken (GuD)?
slide75

Minder-entnahme aus dem Netz

Eigenverbrauchs-Optimierung

Lastkurve

Konventionelle Leistung

Minder-einspeisung ins Netz

Leistung

PV ohne Puffer-speicher

Uhr

slide76

Demand Side Management

Mehr Verbrauch

Konventionelle Leistung

Lastkurve

Weniger Verbrauch

Leistung

PV ohne Puffer-speicher

Uhr

slide77

Ablaufplan für die Energiewende

Ziel: Bildung einer strategischen Reserve aus EE

slide78

EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher

Strategische Reserve: EE-Methan und

EE-Methanol

Dezentrale KWK-Anlagen

EE-Methan im Gasnetz

Ziel:

EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne

KWK u. GuD-Kraftwerke

slide79

Vergleichmäßigte Überschüsse aus Sonne und Wind …

EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher

…erzeugen aus CO2 und H2O …

EE-Methanol

EE-Methan .

Dezentrale KWK-Anlagen

EE-Methan im Gasnetz

Ziel:

EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne

KWK u. GuD-Kraftwerke

slide80

Start

Vergleichmäßigte Überschüsse aus Sonne und Wind …

EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher

Pufferspeicher für PV-Anlagen

…erzeugen aus CO2 und H2O …

EE-Methanol

EE-Methan .

PV-Überschüsse auch nachts verfügbar

Dezentrale KWK-Anlagen

Pufferspeicher für Windparks

Wind-Überschüsse werden geglättet

EE-Methan im Gasnetz

Ziel:

EE-Strom für Wochen ohne Wind und Sonne

Grundlastkraft-werke stilllegen

KWK u. GuD-Kraftwerke

Überschüsse werden nicht mehr abgeregelt

slide81

Markteinführung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern im EEG

  • 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
slide82

§§

Gesetzliche Bestimmungen

Zur Ergänzung des EEG

(SFV-Vorschlag)

slide83

§§

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

slide84

§§

2. Speicherbereitstellungsvergütung

Absatz 1

Für 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.

slide85

§§

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.

slide86

§§

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 2

Der 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.

slide87

§§

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.

slide88

§§

6. Eigenverbrauch oder Eigenvermarktung

Eigenverbrauch des Solarstroms ist zulässig, wird aber nicht zusätzlich vergütet

slide89

§§

7. Integration von Pufferspeichern in PV-Anlagen befreit Netzbetreiber nicht von ihrer Verantwortung für eigene Stromspeicherung

§ 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.

Nachträgliche Einfügung in rot.

slide90

Diskussionsbeitrag - wird laufend aktualisiert

Jeweils aktuellste Fassung:

http://www.sfv.de/artikel/speicherausbau.htm