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Neue Ideen für mehr Energieeffizienz - Präsentation Teil 2

Authors:
Dr.IngoSchuch‐ AKBWTG2019‐ LVGHeidelberg
Neue Ideen für mehr Energieeffizienz
Präsentation Teil 2
Inhalt
Machbarkeitsstudie ELGEVOS
Strommarkt
Lastmanagement & Regelleistung
Anbauversuche
Simulationen
Ingo Schuch, Britta Zimmermannm, Peter Kläring, Tundra Ramírez, Uwe Schmidt
Dr.IngoSchuch‐ AKBWTG2019‐ LVGHeidelberg 2von24
Machbarkeitsstudie zur Elektroenergieversorgung von Gewächshäusern
bei einer volatilen Stromversorgung mit hohem Anteil erneuerbarer Energien
ELGEVOS
05/2015 - 07/2018
Dr.IngoSchuch‐ AKBWTG2019‐ LVGHeidelberg 3 von24
Amortisationszeit des Berliner ZINEG-Ansatzes
Dr.IngoSchuch‐ AKBWTG2019‐ LVGHeidelberg 4 von24
Eurostat 2018; BMWi
9,97
7,33
8,07
9,82
14,99
10,28
8,4
14,23
7,78
8,76
11,66
10,59
6,84
13,44
7,42
6,32
6,95
6,41
8,6
7,52 7,01
9,43
5,86
7,24
10,15
9,1
4,81
12,81
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Austria Czechia Denmark France Germany Greece Hungary Italy Norway Poland Slovakia Spain Sweden United
Kingdom
Price in euro cents per kilowatt hour
500 - 2.000 MWh 20.000 - 70.000 MWh
Industriestrompreise in anderen EU-Ländern
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Börsenstrompreise in Europa
Agora Energiewende (2019): Die Energiewende im Stromsektor: Stand der Dinge 2018. Rückblick auf
die wesentlichen Entwicklungen sowie Ausblick auf 2019
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Strompreisbildung
VEA, BDEW; Stand 07/2019
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Strompreisrabatte
Nach §64 EEG, Anlage 4 können bestimmte Unternehmen beantragen, die
Zahlung der EEG-Umlage zu begrenzen. Gewächshäuser oder ähnliche
Anlagen zum Pflanzenbau gehören aktuell nicht dazu.
Die Stromsteuer beträgt 2,05 ct/kWh. Nach §9b StromStG ist Unternehmen
auf Antrag der Steuersatz auf 0,513 ct/kWh zu beschränken. Laut Abschnitt A
„Klassifikation der Wirtschaftszweige“ sind Unternehmen der Land- und
Forstwirtschaft zugehörig. Anlagen zum Obst- und Gemüsebau sind gelistet.
Bei gleichmäßigen Betrieb und Erreichen einer bestimmten Verbrauchsmenge
müssen Netzbetreiber einem Verbraucher nach §19 StromNEV ein, um 80-90%
reduziertes, Netzentgelt anbieten.
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Zukunft der Stromversorgung
Agora Energiewende (2019): Die Energiewende im Stromsektor: Stand der Dinge 2018. Rückblick auf die wesentlichen
Entwicklungen sowie Ausblick auf 2019
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Volatile Einspeisung aus Windenergie
und Solarenergie
Windturbinen im Norden und PV im
Süden
Kurze Prognosehorizonte
Transportengpässe, Netzstabilität
Schwankende Strompreise
Volatile Stromerzeugung
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Volatilität der Börsenstrompreise (Spotmarkt 2018)
Agora Energiewende (2019): Die Energiewende im Stromsektor: Stand der Dinge 2018. Rückblick auf die wesentlichen
Entwicklungen sowie Ausblick auf 2019
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1720 1740 1760 1780 1800 1820 1840 1860
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
Stunden des Jahres 2014
Spotmarktpreise DA in EUR/MWh
Strompreisoptimierung durch Lastverschiebung
Jahresstunden
Spotmarktpreise für Strom [ €/MWh ]
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RL ist eine Energiereserve (positiv/negativ)
der Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB)
zur Stabilisierung der Netzfrequenz.
RL wird vom ÜNB eingekauft [ www.regelleistung.net ].
Die Preise für RL sind attraktiv, um mit Stromerzeugern und -verbrauchern
zusätzliche Einnahmen zu erzielen. Der Bedarf an RL lag im Jahr 2017 bei
145,5 Mio. Euro (BNetzA und BKartA 2019).
Erlöse durch Regelleistung
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Grundsätzlich können alle technischen Einheiten unabhängig von der
Technologie nach dem „TransmissionsCode 2007“ präqualifiziert werden.
Erzeugungseinheiten (Lieferung):
• z.B. Kern-/Kohle-/Wasserkraftwerke, Biogasanlagen, Gasturbinen
Verbrauchseinheiten (Bezug):
• z.B. Elektromotoren, Wärmepumpen/Kältemaschinen, Power-to-heat
Speicher (Lieferung/Bezug):
• z.B. Pumpspeicherkraftwerke, Batterien
Wer kann am Regelleistungsmarkt teilnehmen?
Primärregelleistung (PRL): 1 MW
Sekundärregelleistung (SRL): 5 MW
Minutenreserveleistung (MRL): 5 MW
Gibt es eine Untergrenze für die Angebotsabgabe?
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*
Gewächshaus mit:
Thermischen Energiespeicher
Wärmepumpe (Heizen/Kühlen)
• Widerstandsheizung
• Belichtung
Flexibilität im Beispielsystem
Positive RL:
Erzeugung < Bedarf
Senken des Verbrauchs
Negative RL:
Erzeugung > Bedarf
Erhöhung des Verbrauchs
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0
2
4
6
8
14.Dez 21.Dez 28.Dez 04.Jan 11.Jan 18.Jan 25.Jan 01.Feb 08.Feb 15.Feb
Tomate n ertra g [kg/m
²
]
konstanteBelichtung(9h/dmit200µmol/m²s)
volatileBelichtung(3x3h/dmit200µmol/m²s)
Flexibilität bei der Belichtung
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0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tomate n ertrag [kg/m
2
]
konstanteLüftung(>24°C)
volatileWärmepumpenkühlung(3x2h/dmit128W/m²bei>24°C)
el
Flexibilität bei der Kühlung
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0
3
6
9
12
15
18
21
24
15
16
17
18
19
20
21
22
23
00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00
Wärmeleistung[kW]
Transpirationsrate[mg/m²s]
Taupunktabstand[K]
Tempe ratu r [°C]
Lufttemperatur Blatttemperatur Vegetationsheizung
Transpiration Taupunktabstand
Flexibilität bei der Heizung
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Interaktive Webanwendung: www.elgevos.de
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Lastverschiebung am simulierten Beispiel (10 ha)
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Additive Kosten, in Form von Steuern und Umlagen, sind deutlich höher als die
Beschaffungskosten. Dadurch werden Anreize für eine flexible, netzdienliche
Betriebsweise stark abgeschwächt. Mit einer unflexiblen Betriebsweise lassen
sich nach §19 StromNEV bereits ähnliche Einsparungen (12-14 %) erreichen.
Stromkosten bei Lastverschiebung am simulierten Beispiel (10 ha)
-46 % -15 %
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Zusatzerlöse durch Angebot von Minutenreserve (MRL)
Fall 1: Das 10 ha Gewächshaus zielt nur auf Erlöse ab, die über das Angebot
von MRL zu generieren sind. Die Arbeitspreise werden vom Anbieter
so hoch gesetzt, dass ein Abruf unwahrscheinlich ist.
Erlöse 2014 2015 2016
pos. MRL [€/a] 11.392 10.506 25.055
neg. MRL [€/a] 2.240.784 1.119.510 423.492
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Zusatzerlöse durch Angebot & Abruf von Minutenreserve (MRL)
Fall 2: Das 10 ha Gewächshaus zielt auf einen häufigen Abruf von MRL ab.
Daher werden die Arbeitspreise vom Anbieter niedrig angesetzt.
Fall 1: Das 10 ha Gewächshaus zielt nur auf Erlöse ab, die über das Angebot
von MRL zu generieren sind. Die Arbeitspreise werden vom Anbieter
so hoch gesetzt, dass ein Abruf unwahrscheinlich ist.
Erlöse 2014 2015 2016
Fall 1 Fall 2 Fall 1 Fall 2 Fall 1 Fall 2
pos. MRL
[€/a] 11.392 19.310 10.506 16.249 25.055 37.627
neg. MRL
[€/a] 2.240.784 2.252.008 1.119.510 1.131.886 423.492 433.805
Erlöse über das Angebot sind deutlich höher als über den Abruf.
Aber! Erlöse über das Angebot sanken bis 2016 um 80 %.
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Zusammenfassung
Für eine Teilnahme am Regelleistungsmarkt müssen Gewächshäuser über
elektrische Großverbraucher verfügen (z.B. Lampen, Wärmepumpe, E-Heizung).
Restriktionen des Pflanzenbaus (v.a. Licht, Temperatur) sowie der Anbautechnik
(v.a. Lampen) begrenzen das Lastmanagement in Gewächshäusern und engen
die Bereitstellung von Regelleistung auf Minutenreserve (MRL) ein.
Pufferspeicher können eine Unterbrechung der Energiezufuhr (pos. RL) dämpfen
und Stromüberschüsse (neg. RL) in therm. Speicherkapazität überführen.
Fixe additive Kosten, in Form von Steuern und Umlagen, sind deutlich höher als
die Preisschwankungen an der Strombörse. Dadurch werden Anreize für eine
flexible, netzdienliche Betriebsweise abgeschwächt.
Erlöse durch eine Teilnahme am Regelleistungsmarkt sind stark abhängig von
der Preisentwicklung und den politischen, regulatorischen Rahmenbedingungen.
Dies erschwert Aussagen über zukünftige Erlöspotentiale.
Dr.IngoSchuch‐ AKBWTG2019‐ LVGHeidelberg 24 von24
Ihre Fragen?
Vielen Dank!
Infos unter www.elgevos.de
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