Eigenverbrauchs-Energielösungen - ein Business Case für Investoren & die Umwelt
Energiewende Nordhessen - technische und ökonomische Verknüpfung des regionalen Strom - und Wärmemarktes - SUN/Fraunhofer IWES/IdE
1. Energiewende Nordhessen
Technische und ökonomische Verknüpfung des
regionalen Strom- und Wärmemarktes
Stand 12. November 2013
Dr. Thorsten Ebert,
Vorstand Städtische Werke AG
2.
3. Energiewende Nordhessen:
Strom – Wärme - Verkehr
• Ausgangspunkt der Studie ist die Fragestellung, ob eine
Energieversorgung der Strom-, Wärme- und Verkehrsmärkte
in Nordhessen mit dezentralen und erneuerbaren
Energien möglich und sinnvoll ist.
• 2012: Analyse des Strommarktes Nordhessens
• 2013: Untersuchung des regionalen Wärmemarktes und
dessen technische und ökonomische Verknüpfungen zum
Strommarkt
• Geplant für 2014: Analyse des Verkehrsmarktes
5. 1
Stadtwerke Union Nordhessen – SUN
• Die SUN-Partner versorgen
rund 290.000 Menschen
mit Energie.
• Die SUN-Partner
beschäftigen
ca. 1.300 Mitarbeiter.
6. 1
Fraunhofer-Institut für Windenergie
und Energiesystemtechnik (IWES)
• Forschen für die Praxis ist die zentrale
Aufgabe der 66 Institute und
selbständigen Forschungseinrichtungen
der Fraunhofer-Gesellschaft.
• Das Fraunhofer IWES beschäftigt sich
mit der Energiesystemtechnik für
alle Formen der erneuerbaren
Energien.
• Am Fraunhofer IWES arbeiten rund
480 Personen.
7. 1
Institut dezentrale
Energietechnologien (IdE)
• Das IdE ist ein
anwendungsorientiertes
Forschungsinstitut an der Universität
Kassel.
• Der inhaltliche Schwerpunkt des
Instituts liegt auf einer
ganzheitlichen Betrachtung der
Energiebedarfsfelder Strom und
Wärme, einschließlich der
Elektroenergieversorgung für die
Mobilität.
9. 2
Zentrale Fragestellungen
• Ist eine weitgehend dezentrale Stromversorgung aus
erneuerbaren Energien in Nordhessen möglich und sinnvoll?
• Wie hoch ist der EE-Anteil bereits und sind ausreichend weitere
Potenziale vorhanden?
• Welcher Energiemix ist anzustreben?
• Wie können die Bürger mit einbezogen und die Region
gestärkt werden?
11. 2
Jahresdauerlinien der Residuallasten
• Im Ausgangsszenario wurde
eine Versorgung der Region zu
80 % aus dezentralen EEAnlagen zugrunde gelegt.
Dabei entstehen rechnerisch
während ca. 3 Monaten
Erzeugungsüberschüsse.
• Mehr als 400 MW Unterdeckung
entstehen nur für ca. 10 Tage.
• Im EEMax-Szenario (157 %
EE-Erzeugung) entstehen
Überschüsse für mehr als die
Hälfte des Jahres.
12. 2
Zusammenfassung
• Eine dezentrale Energiewende ist auch in einer Region
mit einem Oberzentrum mit industriell geprägter Struktur
möglich.
• Auch in einem dezentralen Szenario ist ein überregionaler
Netzausbau notwendig.
• Die regionalen Wertschöpfungspotenziale sind erheblich,
können aber nur generiert werden, wenn die Anlagen auch
im Eigentum regionaler Akteure sind (Kommunen,
Bürgergenossenschaften, Stadtwerke, regionale Banken).
14. 3
Zentrale Fragestellungen
• Wie entwickelt sich der Wärmemarkt in der SUN-Region?
• Sind ausreichend Potenziale vorhanden, um 100 % des
Wärmebedarfs regenerativ zu decken?
• Welche Auswirkungen haben verschiedene Technologien zur
Wärmeerzeugung auf den Wärme- und Strommarkt?
26. 6
Drei Ausbauszenarien für die
Wärmeversorgung
1. Business as usual
2. Beschleunigter EE-Ausbau
3. Maximaler Ausbau von Wärmepumpen (WPmax)
27. 6
Business as usual
• Aktuelle Markttrends, technologische Entwicklungen und
Modernisierungsraten für Heizsysteme werden für die
zukünftige Entwicklung fortgeschrieben
• 3 % p. a. Modernisierungsrate der Wärmeerzeuger,
davon
— ca. 2,9 % Biomasse
— ca. 9 % Wärmepumpe
— ca. 3400 kWth p. a. Solarthermie in Kombination mit anderen
Wärmeerzeugern
28. 6
Business as usual
• Durch Effizienzsteigerung
sinkt der Wärmebedarf um
ca. 21 %.
• Der EE-Anteil an der
Wärmeversorgung
Nordhessens erhöht sich
von ca. 10 % auf ca. 17 %.
• Selbstversorgungsanteil
kann von ca. 12 % auf ca.
20 % gesteigert werden
29. 6
Beschleunigter EE-Ausbau
• Beschleunigte Modernisierung der Heiztechnologien
(5 % p. a.)
• Anteil regenerativer Energieträger an Neuinstallationen im
Vergleich zum Business-as-usual-Szenario wird verdoppelt:
— ca. 6 %
— ca. 18 %
Biomasse
Wärmepumpe
• Daraus resultiert: Absolute EE-Zubauzahlen
verdreifachen sich.
• ca. 11.300 kWth p.a. Solarthermie in Kombination mit
anderen Wärmeerzeugern
30. 6
Beschleunigter EE-Ausbau
• Durch Effizienzsteigerung
sinkt der Wärmebedarf um
ca. 21 %.
• Der EE-Anteil an der
Wärmeversorgung
Nordhessens erhöht sich von
ca. 10 % auf ca. 28 %.
• Selbstversorgungsanteil
erhöht sich von ca. 12 %
auf ca. 30 %.
31. 6
Maximaler Ausbau von Wärmepumpen
• Deckung des Wärmebedarfs ausschließlich über
Wärmepumpen.
• Grundlage bildet die Annahme, dass zu einem unbestimmten
Zeitpunkt der gesamte Gebäudebestand wärmegedämmt
ist.
• Kopplung mit Stromerzeugung aus EEmax-Szenario
aus der Teilstudie Strommarkt (alle Potenziale zur
Stromerzeugung aus EE werden genutzt).
32. 6
Maximaler Ausbau von Wärmepumpen
• Durch Effizienzsteigerung
sinkt der Wärmebedarf um
ca. 50 %.
• EE-Anteil an der
Wärmeerzeugung: 77 %
• Herkunft des Stroms
für Wärmepumpen:
— 38 % EE-Überschussstrom
aus der Region
— 62 % Stromimport
33. 6
Maximaler Ausbau von Wärmepumpen
Auswirkung auf Residuallast:
• Spitzen von ÜberschussStrom verringern sich um
ca. 6 %.
• Maximale Stromlücke
(Spitzenlast) verdoppelt
sich von ca. 500 MWel auf
ca. 1.000 MWel.
34. 6
Vergleich der drei Ausbauszenarien
• Business as usual:
EE-Ausbau sehr langsam.
• Beschl. EE-Ausbau:
trotz Verdreifachung des
Zubaus kein
wesentlicher Beitrag
zur Energiewende.
• Max. Ausbau von
Wärmepumpen:
hoher EE-Anteil, aber
deutlich erhöhte
Spitzenlast.
36. 7
Zusammenfassung (1/2)
• Sowohl der Strombedarf (bis zu 157 %) als auch der
Wärmebedarf * (bis zu 104 %) in Nordhessen kann aus
dezentralen erneuerbaren Energien gedeckt werden.
• Bei einer Fortschreibung der aktuellen
Heizungsaustauschraten und der dabei bevorzugten
Technologien wird eine zügige Transformation zu einer
überwiegend erneuerbaren Energieversorgung nicht
gelingen.
*
ohne industriellen Prozesswärmebedarf
37. 7
Zusammenfassung (2/2)
• Zentraler Baustein der Energiewende im Wärmemarkt ist die
Energieeinsparung.
• Die Verknüpfung von Strom und Wärme kann einen
relevanten Beitrag zur zügigen Transformation des
Energiesystems leisten. Sie erhöht aber auch die
Komplexität der Aufgabe.
• Die Beschränkung auf eine Technologie zur
Wärmeversorgung wie der Wärmepumpe ist aufgrund der
negativen Auswirkungen auf den Stromsektor (Erhöhung der
Spitzenlast) nicht sinnvoll.
39. 8
Ausblick
• Zusätzlich zum regionalen Strom- und Wärmemarkt soll auch die
Energieversorgung des Verkehrsmarktes untersucht werden.
• Weitere Untersuchungsgegenstände Modellregion Nordhessen:
— Virtuelle Kraftwerke (VK) als zentrales Instrument der
Energiewende
— Vermarktungsoptionen für erneuerbare Energien
— Ausbau und Betrieb der zukünftigen Netzinfrastruktur
— Anforderungen aus der Kopplung Wärme-/Strommarkt an die
Wärmeversorgung (sinnvoller Technologiemix)
— Einbeziehung des industriellen Prozesswärmebedarfs
— Verwendung von Energiespeichern zur optimierten Nutzung von
Erzeugungsüberschüssen Strom/Wärme