Planification intégrée de ressources de la production d’électricité jusqu’au besoin client et du point de vue d’un distributeur d’énergie

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par Bernhard Brodbeck, membre de la direction, IWB (Services industriels de Bâle, Suisse)

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  • 1. Integrierte Ressourcenplanung von Stromproduktion bis Kundenbedarf Smart Energy Conference, Sion, 6.09.2013 Bernhard Brodbeck, Leiter GB Beschaffung
  • 2. Agenda 1. Eckwerte und Auftrag der IWB 2. Erneuerbare Vollversorgung: IWB Beschaffungsportfolio 3. Energiewende – Paradigmawechsel 4. Integrierte Ressourcenplanung zw. Supply – Demand 5. Knacknüsse & kritische Voraussetzungen 6. Fazit
  • 3. 3 • Unsere Vision: Ökologie, Ökonomie und Innovation in Einklang zu bringen • Umsatz: 789 MCHF, EBITDA: 188 MCHF • Mitarbeitende: 790 FTEs • Eigentümer: 100 % Kanton Basel-Stadt • seit 2010 selbstständiges Unternehmen Besonderes • Eigenproduktionsquote erneuerbarer Strom > 100 % • Traditionell keine Beteiligungen an KKWs (seit 1978) • Mit 984 GWh grösstes Fernwärmegebiet in der CH (1942) • Mit 3‘144 GWh grösster Endkundenversorger von Erdgas in der CH • Eigenkapitalquote ~ 70 % Erneuerbar zu konkurrenzfähigen Preisen! 1. Eckwerte und Auftrag der IWB 2012
  • 4. 1. Herkunftsdeklaration 2012 = seit 2011 100% aus EP! 79.6% / 1230 6.4% / 99 (Solar 5.8 GWh ) 11.8% / 182 2.2% / 34 Gesamthaft 1545 GWh Stromabsatz an Endkunden
  • 5. 5 Grande Dixence 13,34% La Lienne 33,33% Massa 14% Oberhasli 16,67% Maggia 12,5% Blenio 12% Hinterrhein 2,5% 1/2 7 8 3 4 5 6 Juvent 25% Kembs (F) Bezugsrecht 1 Kehrichtverwertungsanlage KVA 100% 2 Holzkraftwerk Basel AG 34% 3 Kraftwerke Birsfelden AG 50% 4 Kleinwasserkraftwerk Neue Welt 100% 5 Hardwasser AG 50% 6 Biopower Nordwestschweiz AG 37,5% 7 Heizkraftwerk Volta 100% 8 Basler Solarstrombörse 100% Beteiligung Leistung IWB [MW] Energie IWB* [GWh] KW Birsfelden 45.0 260.3 KW Oberhasli 140.0 368.6 Grand Dixence/ Cleuson Dixence 90.0 100.0 328.9 Maggia Kraftwerke 75.0 178.0 Blenio Kraftwerke 45.0 80.3 Electricité de la Lienne 33.0 53.7 Electra Massa 40.0 80.3 KW Hinterrhein 16.0 33.9 Juvent 4.6 11.3 Holzkraftwerk BS 3.5 15.0 Solarstrombörse BS 4 6.1 KWKW Neue Welt 1,1 4.5 Kembs 23.0 182.4 TOTAL 619.1 1‘603.3 Nant de Drance 15% * Stromproduktion 2012 IWB Hydroportfolio CH: Basis für erneuerbare Versorgung! 2. IWB Produktion & Beteiligungen in der Schweiz
  • 6. - Mix aus verschiedenen Technologien und Standorten, die sich ergänzen - Zusätzlich Ausbau flexible Pumpspeicherleistung: • Beteiligung an neuen Pumpspeicherprojekten -> Einkauf bei NdD • Realisierung von Hydro-Ausbauprojekten -> Ausbau KWO+ Anteil Technologie Standort 75 – 80% Wind onshore Europa (D, I, F) ca. 10% Solarthermie und Photovoltaik Südeuropa (E, F, I) 5% Wind, PV, ev. Geothermie Schweiz 5 - 10% Biomasse, Kleinwasserkraft, PV, Nordwestschweiz 2. (n)eE-Strategie: bis 2015 rund 300 Mio. CHF in neue Kraftwerke investiert Schwer planbare und unflexible neE-Produktion wird energie- wirtschaftlich durch Pumpspeicherkraftwerke optimiert!
  • 7. 2. Produktionsanlagen und Beteiligungen in Europa 7 Beteiligung Leistung IWB [MW] Energie IWB [GWh] FRANKREICH 1. Atrebatie 100% 42.0 103.0 2. Bazoches 51% 6.0 15.0 3. Garguilles 30% 5.5 13.5 4. Magremont 30% 5.0 9.0 5. Maisnieres 100% 12.0 20.5 6. Meautis-Auvers 100% 8.0 15.3 7. Pithiviers 51% 5.0 11.8 8. Plouisy 100% 4.6 7.3 9. Rageade 100% 12.0 25.2 10. Saucourt 100% 12.0 23.9 11. Sermaise 51% 6.0 16.0 12. St. Martin de Crau 100% 7.2 13.8 13. Vallerargue 100% 4.8 7.5 DEUTSCHLAND 14. Calau 100% 21.0 63.0 15. Grosse Schanze 100% 30.0 69.0 SPANIEN 16. Puerto Errado 2, 12% KEV 3.6 (ab 2012) TOTAL 184.7 413.8 16 9 12 8 6 2 7 1 1415 3 4 5 10 11 • 3 Ländergesellschaften • 14 Windparks • 1 solarthermische Anlage • 1 PV Anlage • Ziel 2015: Zubau 500 GWh Stromproduktion IWB wird europäisch! 13
  • 8. CH heute AKW Bandlast Tagesfahrpläne CH morgen Wetterabhängige Produktion Planbare Versorgung dank Speicher a Pflex max = a Pflex max = a + b (negative + positive Leistung) b a Umstieg auf erneuerbare Versorgung erhöht den Bedarf an flexibler Leistung (negative und positive Leistung)! 2. Knacknuss: Stromspeicher – zunehmender Bedarf
  • 9. • umfassende Integration von Wind- und Solarstrom in die Strommärkte der EU bedarf Speicher mit grosser Erzeugungsleistung und grossem Speichervolumen. • Potential bieten nur Pump-, Druckluft- und Wasserspeicher • Andere Technologien kommen aus verschiedenen Gründen nicht in Frage oder sind nicht bereit Speichervolumen Stationäre StromspeichertechnologienEinsatzgebiete Stromspeichersysteme Schwungmassen- speicher Kondensator SMES/Spule Batterien 1kW 1MW 1 GW SekundenMinutenStundenTageWochen Erzeugungsleistung Wasserstoff Pumpspeicher Druckluft Pumpspeicher sind leistungsstark, erprobt und effizient! 2. Stromspeicher – welche Technologie
  • 10. 3. Energiewende – Quo vadis? -> Paradigmawechsel! 10 Alte Energiewelt: einseitige Lieferanten – Kundenbeziehung ohne Optimierung Neue Energiewelt: IWB und Kunde auf Augenhöhe optimieren gemeinsam IWB Kunde IWB Kunde Kunde bezahlt Kunde teilt mit IWB Effizienzgewinne IWB optimiert das Energiesystem Versorgung mit Strom und Wärme CO2-Problematik Treiber und Trends Stochastische Einspeisung Energiestrategie 2050 Neue Technologien Nachhaltiger Lebensstil Gemeinsame Optimierung des Energiesystems Markt- liberalisierung Energiewende braucht v.a. ein neues Verständnis & Kooperation zw. Kunde und Versorger!
  • 11. 4. Vision: ökonomische & ökologische Effizienz als Treiber für neue Geschäftsmodelle 12 Effizienz als Treiber eines neuen Geschäftsmodells Querverbund als Schlüssel zur neuen Energiewelt Geschäfts- modell Effizienz Kunde Technologie nützt akzeptiert steigert IWB als Energie- manager Smart Energy, dezentral & intelligent Kunde als Prosum- storer IRP - effizienter Ressourcen -Einsatz Energie- system der Zukunft Integriertes Ressourcen-Management der IWB mit Kunde als Prosumstorer!
  • 12. 4. Projekt-Zielbild: Die IWB als Energiemanager steuern und optimieren über alle Energieträger 13 • Querverbund von Strom, Wärme und Bio/Erdgas • eigene zentralen-dezentralen Produkts-, Speicheranlagen und Netze • dezentrale Produktion, Speicherung und Verbraucher der Kunden
  • 13. 4. Zusammenspiel Kunde – Technologie - Versorger 14 • Querverbund von Strom, Wärme und Bio/Erdgas • Kooperation zw. Kunden und Energieversorger
  • 14. 14 Nutzer Klima Dezentrale Anlage Netz Handel Betrieb Stromlastprofil Wärmeprofil Meteonormdaten Sonnen/Wärme- Prognosen Bund und Kantone Investitions- förderung Einspeisungs- vergütung KEV Steuerungsprofil Stromproduktion- Anlage Wärmeproduktion- Anlage Apparate im Gebäude Stromspeicher Wärmespeicher Raumwärme Warmwasser Strom- Netz Wärme- Netz Investitionsmodell Unterhalt, Wartung Messung Beschaffung Steuerung Steuerung Banken Zinsprognosen Prognosen Lastprognosen Börsenpreise Investitionsbereit- schaft Verrechnungs- modell Vertrieb Geschäfts -modell Tarifprognosen Energieberatung Standort Raumplanung Ausbau- möglichkeiten Dämmung / Sanierung Bausubstanz Messung Steuerung Kommunikation 4. Simulations-Schema (Bsp. für HH für IRP aktiv)
  • 15. 4. Smarter Pionieransatz: Simulation & Analyse vor physischem Pilot 15 Iterative Entwicklung Iterative Entwicklung Iterative Entwicklung Erkenntnis Erkenntnis Pilotanlage mit Pionierkunden Projekt Setup Produkte & Dienst- leistungen Geschäftsmodellentwicklung Simulation / Modell Tech. Vorabklärungen
  • 16. 5. Knacknüsse und kritische Voraussetzungen 1. Politik & Regulator in EU & CH: Priorität der CO2-Emissions-Reduktion -> Wette auf eine erneuerbare Energieversorgung! 2. Kunden-Incentivierung: Stundenscharfe und volatile Marktpreissignale statt politisches Tarifsystem 3. Kooperation zw. Kunde und Versorger: Konsument richtet sich nach Preis 4. Investitions-Beitrag der Konsumenten bei Umbau Energiesystem 5. Technologische Weiterentwicklung dezentraler Energiesystemen (Kosten!) & regulatorische Unterstützung, ABER: technische Effizienz geht vor! 6. Quantensprung im Daten-Management und der Informatik (im Einklang mit Datenschutzgesetz)
  • 17. 6. Fazit und Prioritäten aus Sicht eines Versorger 1. IWB-Sicht: erneuerbare Produktion & Beschaffung: umgesetzt! • Ausbau der Produktion, diversifiziert, dezentral und europäisiert • effiziente Speicher für glaubhafte, erneuerbarer Versorgung 2. Energiewende = Paradigmawechsel : • Entkopplung Energieverbrauch und Wachstum nur möglich, falls Energieeffizienz sich lohnt (sparen = verdienen) • Nachfrage folgt somit auch Preis (der erneuerbaren Produktion) 3. Integrierte Ressourcenplanung setzt Intelligenz und Kooperation voraus 4. Ausbau intelligenter Transportnetze als Basis für effiziente Versorgungssicherheit
  • 18. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 18
  • 19. Alte Welt: Stromlücke = KKWs • Es braucht viel mehr Strom • Neue Netze sind kaum möglich • CH muss Strom in CH produzieren • Massive Investitionen in neue KKWs Batterie statt Autarkie, …
  • 20. 5. Vorgehensmodell 19 Im Kern des Projekts Genio steht die Geschäftsmodellentwicklung basierend auf der Simulation und Modellierung der definierten Systemkonfigurationen. Das Pilot und die Produktentwicklung erfolgt nach Identifikation eines rentablen Geschäftsmodells. Systemskizze entspricht Zielbild 1 Systemfunktionen festlegen: Produktion, Speicher, Verbraucher, Netz, Steuerung/Kommunikation. Simulation inkl. Modellierung 3 Dynamische Simulation und Optimierung Angebot und Nachfrage. Output: Inputparameter für Ertragsmodell IWB & Auswirkungen auf Kunden (z.B. finanziell, Flexibilität, Verfügbarkeit, Komfort, Energie). Geschäftsmodell quantitativ & qualitativ 5 Rentables Geschäftsmodell identifizieren, bei dem der Kunde mit seinen Bedürfnissen, Nutzen, Akzeptanz im Zentrum steht. System- konfigurationen 2 Systemkomponenten & Kombinationsmöglich- keiten definieren, z.B. PV-Anlage und Batterie. Ertragsmodell4 Parameter des Geschäftsmodells berechnen, z.B. Kosten- und Erlösstruktur. Pilotprojekt / Pionieransatz 6 Kundennutzen validieren und technische Mach- barkeit prüfen. Mittels des Pionieransatzes während der Produkt- & Dienstleistungs- entwicklung Kundenakzeptanz validieren. LEGENDE Projektziel/-auftrag erledigt in Bearbeitung offen
  • 21. Kunde, Technologie und Effizienz 20 Der Kunde entwickelt sich zum effizienten Produzent, Speicherbetreiber und Verbraucher. Er wird durch intelligente Steuerungsmechanismen unterstützt. Dezentrale Produktion Photovoltaik, Solarthermie u.a. liefern die nötige erneuerbare Strom- und Wärmemenge vor Ort. Davon verbraucht der Kunde so viel wie möglich selbst. Wärmepumpe und WKK-Anlagen sind zusätzliche, effiziente Erzeuger. Entlastung durch Speicher Energieüberschüsse speichert der Kunde vor Ort, damit kann er das Netz entlasten und die Energie später beziehen, wenn er sie braucht. Zudem ist es möglich Energie zurück ins Verteilnetz zu speisen, wenn dies aufgrund hoher Energiepreise an der Börse rentiert. Komfortabler Verbrauch Der Verbrauch von Energie und Wärme richtet sich weiterhin nach den Komfortbedürfnissen der Kunden, damit sie sich wohl fühlen (Wärme, Licht). Effizienz durch Optimierung Die IWB steuern und optimieren die Systemkomponenten der Kunden dezentral und die der IWB zentral- dezentral. Dies geschieht so aufeinander abgestimmt, dass die ökonomische, energetische und ökologische Effizienz des Energiesystems verbessert wird.
  • 22. Systemskizze – Ausschnitt Kundenseite Privatkunden Geschäftskunden 21
  • 23. IWB Beschaffungs-Portfolio • Massnahmen zu Heimfälle der Hydro-Beteiligungen? • Ausbau „neue erneuerbare Energien“? • Sicherstellung einer erneuerbaren Versorgung aus Eigenproduktion Hydro KW mit Rekonz. Hydro KW neE inkl. 500 GWh 2015 neE zusätzlich Lokale Produktion Lokale Produktion zusätzlich Absatz
  • 24. 1- KWB % IWB Kt. BL Elektra Birsek Elektra BL 50 25 15 10 6-Ofima % IWB NOK Kanton Tessin Atel Stadt Zürich BKW FMB AG EWB 12.5 30 20 12.5 10 10 5 2- KWO % IWB BKW FMB AG EWB Stadt Zürich 16.7 50 16.7 16.7 4- Lienne % IWB BKW FMB AG Stadt Sion 33.3 33.3 33.3 5-Ofible % IWB Kanton Tessin AXPO ALPIQ EWZ EWB BKW FMB AG 12 20 17 17 17 12 5 7- EM % IWB EOS BKW FMB AG NOK Atel FM Valais Electricité NE 14 23 16 14 11.5 11.5 10 9-Juvent SA % IWB BKW FMB AG AEW Energie Electricité Neuchateloise SA Société des Forces Electriques de la Goule SA 25 60 5 5 5 8-KHR % IWB Edison Milano Stadt Zürich NOK Kanton GR Atel BKW FMB AG Rätia E. AG Gemeinden 2.5 20 19.5 19.5 12 9.3 7.7 6.5 3 3-GD % IWB EOS BKW FMB AG NOK 13.3 60 13.3 13.3 1 2 3 4 6 5 7 8 9 Portfolio der IWB - Beteiligungsverhältnisse
  • 25. Zahlen, Daten, Fakten Hydro 23 Anteil IWB Leistung (MW) Energielierferung GWh/a Heimfall Lauf Speicher Pumpen Lauf Speicher Total Birsfelden 50% 45 235 235 2034 Oberhasli 16.67% 20 120 67 80 285 365 2042 Grande-Dixence 13.33% 190 285 285 2044 Massa 14% 36 4 70 5 75 2048 Maggia 12% 18 37 21 50 100 150 2035 Blenio 12.5% 24 24 50 50 100 2042 Lienne 33.33% 1 32 5 60 65 2037 Hinterrhein 2.5% 6 10 7 15 20 35 2037 NdD (2025) 15% 135 135 2097 TOTAL 150 417 230 505 805 1310 (Kemps) 23 195 195 2035 TOTAL 173 417 230 700 805 1505
  • 26. Basel Schweiz Europa Eigentümervorgabe: Deckungsgrad des Eigenbedarf > 100% (EPQ) -> Entwicklung Produktionsportfolio Ausbau von Beteiligungen an Solar, Wind und Holz-KW Stromproduktion IWB wird europäisch
  • 27. Erneuerbare Stromproduktion in Europa 15 9 12 8 6 2 7 1 1314 3 4 5 10 11 3 Ländergesellschaften 15 Windparks (davon 2 im Bau) 1 Solarthermische Anlage 300 GWh/a Produktion 110 GWh/a im Bau Ziel 2015: 500GWh/a 1. Atrebatie; 2. Bazoches 51%; 3. Garguilles 30%; 4. Magremont 30%; 5. Maisnieres; 6. Meautis-Auvers; 7. Pithiviers 51%; 8. Plouisy; 9. Rageade; 10. Saucourt; 11. Sermaise 51%; 12. St. Martin de Crau; 13. Calau; 14. ; Grosse Schanze; 15. Puerto Errado 2
  • 28. Portfolio Entwicklung bis 2015 – In- & Ausland 25 Wind stellt 84% des Portfolios dar HKWs in Basel 0.13% IBS Windpark Challhöhe voraussichtlich 2018 neE Portfolio Ende 2015 (HKW 1 & 2) Per Ende 2013 sind rund 80% des Ausbauziels erreicht!
  • 29. Schlussfolgerung aus Sicht IWB Beschaffung/Produktion • neE Beteiligungen (Wind, Sonne, etc.) kompensieren den Heimfall der Wasserkraftwerke betreffend elektrische Energie [GWh], nicht aber Leistung [MW] • Wenig flexible und schwer planbare neE Produktion muss mit flexibler Leistung ergänzt werden • Aus Sicht CH und EU haben die IWB ihren Beitrag zur Energiewende zu leisten: – Zusätzliche Pumpspeicherkapazität garantiert im Rahmen der europäischen Stromversorgung eine glaubwürdige neE Strategie der IWB – Zur Energiewende - neE Ausbau in CH und EU - wollen die IWB mit flexibler Leistung beitragen • Zusätzliche Pumpspeicherleistung sichert den IWB Handlungsoptionen: – Je nach Positionierung und neE Ausbau ist unterschiedlich viel Leistungsausbau notwendig