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Bedeutung von Pumpspeicherwerken in der Energiewende

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Dr. René Kühne, Wissenschaftstag 2014
29.10.2014, Cottbus

Published in: Engineering
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Bedeutung von Pumpspeicherwerken in der Energiewende

  1. 1. Bedeutung von Pumpspeicherwerken in der Energiewende Wasserkraft bietet Flexibilität und Speicher Dr. René Kühne Wissenschaftstag 2014 29.10.2014, Cottbus
  2. 2. Agenda 1 Status quo Pumpspeicherwerke 2 Anforderungen in der neuen Energiewelt 3 Wirtschaftliche Realität 4 Absicherung auch für die Zukunft Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 2
  3. 3. Funktionsprinzip von Pumpspeicherwerken Besonderheiten von Pumpspeicherwerken • schnelle Bereitstellung großer Leistungsbänder (positiv und negativ) • stufenlose Regelbarkeit im Turbinenbetrieb, teilweise auch im Pumpbetrieb • durch Schwarzstartfähigkeit ist Netzwiederaufbau durch Pumpspeicherwerke möglich • Gegenwärtig die einzige Möglichkeit überschüssige Wind- und Sonnenenergie in Größenordnung effektiv zu speichern und bedarfsgerecht ins Netz einzuspeisen Speicheroption Pumpspeicherwerke | 3 Dr. René Kühne | 28.10.2014
  4. 4. Pumpspeicherwerke in Deutschland Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 PSW in Deutschland Installierte Leistung Arbeits-vermögen Vattenfall 3.000 MW 19.000 MWh Sonstige 4.000 MW 19.000 MWh Total 7.000 MW 38.000 MWh 4 > 100 MW
  5. 5. Agenda 1 Status quo Pumpspeicherwerke 2 Anforderungen in der neuen Energiewelt 3 Wirtschaftliche Realität 4 Absicherung auch für die Zukunft Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 5
  6. 6. Erzeugung und Kapazität – hoher Zuwachs an EE Kapazität Bruttostromerzeugung (TWh) Stromproduktionskapazitäten (GW) Konventionell EE EE Konventionell EE Konventionell 600 500 400 300 200 Quelle: BDEW Speicheroption Pumpspeicherwerke | 6 Dr. René Kühne | 28.10.2014 EE Konv. EE Konv. EE Konv. 100 240 200 160 120 80 40 max. Last in Deutschland 2010 2020 2030 2010 2020 2030 ► Zur Abdeckung der Spitzenlast werden ~ 3-mal der erforderlichen Kapazitäten installiert und finanziert werden müssen.
  7. 7. Anforderungen an PSW in der Energiewende Vergangenheit • Überwiegend feste Leistungsscheiben • Klassischer Tag-/ Nacht- Betrieb • Spreadvermarktung Heute • Hoher Flexibilisierungsgrad • Auflösung des klassischen Tag-/Nacht-Betriebs • Regelleistungsvermarktung Zukunft ? 7 Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014
  8. 8. Flexibilität und Speicher nötig: Volatilität der EE 14.4.2014 max. Leistung der EE: 37,8 GW • 47% der Höchstlast Deutschlands • 100% der Mindestlast Deutschlands 12.4.2014 min. Leistung der EE: 0,1 GW • 0,2% der Höchstlast Deutschlands • 0,5% der Mindestlast Deutschlands Quelle: 50Hertz Transmission GmbH, Amprion GmbH, TransnetBW GmbH, TenneT TSO GmbH Speicheroption Pumpspeicherwerke | 8 Dr. René Kühne | 28.10.2014
  9. 9. EE und Netzstabilisation durch PSW am 28. März 2012 X Ausfall 380-kV-Freileitung 491/492 • Am 28.03.2012 informierte 50Hertz über eine erwartete kritische Netzsituation. 9.300 MW Windleistung wurden bei einer installierten Leistung von 11.557 MW erwartet. • Kritische Netzsituation durch Ausfall der 380-kV-Freileitung Wolmirstedt – Helmstedt (28.03.12 21:06 – 29.3.12 01:05) infolge hoher Windeinspeisung und Außerbetriebnahme des KKW Brokdorf • Flexibilität: Vor allem die großen PSW Markersbach und Goldisthal trugen durch Pump- und Turbinenbetrieb zur Netzstabilisation bei (Laständerung von 1.500 MW in weniger als 10 Minuten) Speicheroption Pumpspeicherwerke | 9 Dr. René Kühne | 28.10.2014
  10. 10. Flexibilität: Steigende Belastungen der technischen Komponenten Speicheroption Pumpspeicherwerke | 10 Dr. René Kühne | 28.10.2014
  11. 11. Energiewende und PSW als Partner für Systemstabilität PSPP Markersbach PSW Geesthacht PSW Markersbch PSW Goldisthal Quelle: 50Hertz Transmission GmbH Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 11
  12. 12. Agenda 1 Status quo Pumpspeicherwerke 2 Anforderungen in der neuen Energiewelt 3 Wirtschaftliche Realität 4 Absicherung auch für die Zukunft Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 12
  13. 13. Belastung durch Netznutzungsentgelte seit 2008 PSW Simulation Leistung max [kW] 1.200.000 Leistung max im HLZF [kW] 200.000 Arbeit [kWh] 1.300.000.000 13 Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014
  14. 14. Herkömmliche Betriebsmodelle funktionieren nicht mehr Differenz zwischen dem Tageshöchst- und tiefstpreis • 2012 38 €/MWh • 2013 35 €/MWh • 2014 28 €/MWh January February March April May June July August September October November December Speicheroption Pumpspeicherwerke | 14 Dr. René Kühne | 28.10.2014 Spread
  15. 15. Dienstleistungen mit hohem energiewirtschaftlichen Nutzen Quelle: dena Plattform Pumpspeicher Speicheroption Pumpspeicherwerke | 15 Dr. René Kühne | 28.10.2014
  16. 16. Agenda 1 Status quo Pumpspeicherwerke 2 Anforderungen in der neuen Energiewelt 3 Wirtschaftliche Realität 4 Absicherung auch für die Zukunft Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 16
  17. 17. Pumpspeicherwerke: (fast) Alleskönner • Netzstabilisierung durch Bereitstellung von Systemdienstleistungen - Primär- und Sekundärregelleistung, Minutenreserveleistung - Blindleistungsbereitstellung • Netzwiederaufbau - Durch ihre Schwarzstartfähigkeit sind PSW ein wichtiges Element für den Netzwiederaufbau • Flexibilität: Ausgleichsfunktion im Stromerzeugungssystem - Integration der fluktuierenden Einspeisung der Erneuerbaren Energien  Reduzierung der Abregelung von Erneuerbaren Energien - Gespeicherte Energie in Schwachlastzeiten steht für einen späteren Zeitpunkt der Hochlast zur Verfügung - Glättung der Residuallast - Redispatch (Eingriffe in die Erzeugungsleistung von Kraftwerken) Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 Quelle: Bundesnetzagentur 17
  18. 18. Energiewende: Herausforderung in der Zukunft • Erneuerbare und PSW: Weiterer Ausbau Erneuerbarer Energien erfordert verstärkten Einsatz und Bereitstellung von Speichern mit systemdienlichen Eigenschaften • PSW bietet schon heute Flexibilität und Speicher • Andere Speicheroptionen sind nur in kleinem Umfang vorhanden und benötigen F&E • Verbesserung der Rahmenbedingungen für PSW - PSW sind wirtschaftlich unter Druck - Energiewirtschaftliche Bedeutung der PSW muss berücksichtigt werden - Das neue Marktdesign muss sicherstellen, dass die Bereitstellung der notwendigen Flexibilität wirtschaftlich ist - Für den Erhalt und Ausbau von Energiespeichern sind verlässliche Rahmenbedingungen erforderlich Speicheroption Pumpspeicherwerke | Dr. René Kühne | 28.10.2014 18 Ein erster wichtiger Schritt wäre die Abschaffung der Letztverbraucherabgaben für PSW im EnWG
  19. 19. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Speicheroption Pumpspeicherwerke | 19 Dr. René Kühne | 28.10.2014

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