ThEGA-Forum 18.04.2016

Aus der Praxis: Virtuelle Kraftwerke vernetzen flexible Stromerzeuger und -verbraucher Dominik Wernze

AGENDA

Unternehmensvorstellung Flexibilität im virtuellen Kraftwerk

Grundlage Kurzfristhandel Potenziale für flexible Erzeugung und Verbrauch Praxisbeispiel: Optimierung von Stromerzeugung

Praxisbeispiel: Optimierung von Stromverbrauch

Fazit & Ausblick

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Next Kraftwerke GmbH Unternehmensvorstellung

FAKTEN Internationale Zentralen in Köln, Wien, Brüssel und Paris Gegründet: 2009 – mit starkem akademischen Hintergrund Eigentümer: Firmengründer und private Investoren Seit Gründung stetiges Wachstum mit einem Team von rund 120 Mitarbeitern TECHNOLOGIE Leitwarte: Vollautomatische Steuerung & Monitoring von vernetzten Anlagen & Prozessen Next Box: Interface zur standardisierten Vernetzung verschiedener Anlagentypen GESCHÄFTSMODELL Virtuelles Kraftwerk, Regelenergiebereitstellung, Handelsdienstleistungen und Marktzugang zu den europäischen Strommärkten Dienstleistungen für Anlagen der Erneuerbaren Energien (BHKW, Wind, Solar) und große Stromverbraucher: – – – –

Vernetzung Analyse Stromhandel Aktive Bilanzkreisbewirtschaftung 3

Next Kraftwerke GmbH Portfolio

Vernetzte Leistung 1.891 Megawatt (Dez. 2015) / 2.990 Anlagen

6% Steuerbare EE (Bioenergie, Wasserkraft etc.) Lastmanagement / Netzersatzanlagen Solar Windkraft

23 %

4%

67%

Das Portfolio von Next Kraftwerke setzt sich aus Anlagen der Erneuerbaren Energien und großen Stromverbrauchern aus allen Regelzonen in Deutschland, Belgien & Österreich zusammen

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Next Kraftwerke GmbH Was ist ein virtuelles Kraftwerk?

Aggregator von Dezentralität •

In einem virtuellen Kraftwerk werden dezentrale Erzeuger und vermehrt auch Verbraucher leittechnisch über Fernsteuereinheiten vernetzt

•

Dadurch wird die Kapazität der vernetzten Anlagen aggregiert – das virtuelle Kraftwerk kann, ähnlich wie ein konventionelles Kraftwerk, aus der Zentrale geschaltet werden

•

Doch nicht nur Erzeugung und Verbrauch werden aggregiert, sondern auch Informationen über den aktuellen Status des einzelnen Teilnehmers

•

Der Betreiber des virtuellen Kraftwerks besitzt und betreibt in der Regel keine eigenen Stromerzeugungsanlagen – Erzeugung und Vermarktung sind getrennt

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Flexibilität im virtuellen Kraftwerk Erlösoptimierung durch Marktbeobachtung

Im virtuellen Kraftwerk kann Flexibilität sinnvoll genutzt werden: •

Drei Möglichkeiten, Flexibilitätserlös optimal einzusetzen Regelenergiemarkt Ausgleich von Prognosefehlern im Next Pool Spot- und Intraday-Markt

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Grundlage Kurzfristhandel Intraday ermöglicht Reaktion auf kurzfristige Prognosekorrekturen

Schwankungen bei der Erzeugung führen zu Netzinstabilitäten

Erfordert Regelenergie

Sollfrequenz 50 Hz

Erzeugung Nachfrage

Intraday ermöglicht Reaktion auf kurzfristige Prognosekorrekturen

Korrekturen der PV und Wind Prognose treiben Preise an Intraday Börse

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Grundlage Kurzfristhandel Übersicht über Vermarktungsoptionen Strom

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Grundlage Kurzfristhandel Stunden- und Viertelstundenprodukte

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Grundlage Kurzfristhandel Intraday-Auktion – zusätzlicher Markt für Flexibilität

Handelsvolumen 1/4-Stundenprodukte 700

600

500

MW

400

300

200

100

0 Jun Jul 14 Aug 14 14

Sep 14

Okt 14

Nov Dez 14 14

Jan 15

Feb Mrz 15 15

Intraday-Auktion

Apr 15

Mai 15

Jun Jul 15 Aug 15 15

Sep 15

Okt 15

Nov Dez 15 15

Jan 16

Feb 16

Intraday

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Grundlage Kurzfristhandel Gehandeltes Volumen pro Viertelstunde

Volumen Viertelstundenprodukte (Intraday Auktion) 1000

900 800 700

MW

600 500 400 300 200 100 0 1

7

13

19

25

31

37

43

49

55

61

67

73

79

85

91

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Grundlage Kurzfristhandel Spreads im Intraday-Viertelstundenhandel

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Potenziale für flexible Erzeugung und Verbrauch … am Intraday-Markt

Vermarktungsidee •

Anlagenseitig: Produktion und Verbrauch kann verschoben werden

•

Marktseitig: Volatilitäten in der kurzen Frist, insbesondere im ID in den ¼ h Anforderungen

•

kurzfristige Fahrplananpassungen müssen möglich sein

•

je mehr Verschiebepotential, desto besser

•

angemessene Puffermöglichkeiten

Herausforderungen •

hohe Zahl an Anfahrts- oder Abschaltzyklen stellt Belastung für Motoren

•

wie stark werden Prozesse beeinflusst

•

ausreichend flexibles Potential

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Potenziale für flexible Erzeugung und Verbrauch Anpassung der Erzeugung Day-Ahead: Bedarfsorientierte Einspeisung

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Bedarfsorientierte Einspeisung Vermarktung und Intraday-Optimierung einer Biogasanlage

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Praxisbeispiel Intraday-Vermarktung Bedarfsorientierte Einspeisung - Biogas

•

2 x 1.560 kW, 1 x 800kW  3.920 kW inst. Leistung

•

Bemessungsleistung: 1.172 kW

•

Gasspeichervolumen: 14.000m³ / ca. 24h

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Bedarfsorientierte Einspeisung Vermarktung und Intraday-Optimierung einer Biogasanlage

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Flexible Strombelieferung Vermarktungsoptimierung hin zum Erfüllungszeitpunkt

Verbrauch/Tag bleibt konstant, allerdings – Verbrauchssteigerung bei niedrigen Strompreisen – Verbrauchssenkung bei hohen Strompreisen 18

Praxisbeispiel Intraday-Vermarktung Deich- und Hauptsielverband Dithmarschen

•

Leistung der Pumpen ca. 300 kW

•

Restriktion: Pegelstand

•

Steuerung anhand von Preissignalen

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Flexible Strombelieferung Intraday-Optimierung eines Verbrauchers

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Flexible Strombelieferung Umsetzung

Variante 1: Anlagensteuerung durch Kunden selbst! Next Kraftwerke

Next Kraftwerke stellt Kunden laufend bis 90 Minuten vor physikalischer Lieferung Strompreisvektoren zur Verfügung

Kunde

Kunde disponiert das Lastprofil der Verbrauchseinheiten auf Basis der Strompreise bis 75 Minuten vor physikalischer Lieferung

Next Kraftwerke beschafft die Energiemengen am Intradaymarkt

Umsetzung des Fahrplanes in der Anlagensteuerung (Wichtig: Fahrplantreue!)

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Flexible Strombelieferung Umsetzung

Variante 2: Anlagensteuerung durch Next Kraftwerke Next Kraftwerke

Kunde

Aufstellung der Flexibilitätsrestriktionen des Betriebes Next Kraftwerke übernimmt Energiehandel und aktive Steuerung der Verbrauchseinheiten

(Wie lange, wie oft, mit welcher Leistung usw. kann geregelt werden?)

Dynamische Live-Anpassung des Lastprofils durch Optimierungsrechner (im Rahmen der Flexibilitätsrestriktionen!)

Technische Umsetzung durch Installation einer Fernwirktechnik (Next Box) 22

Flexibilität Potentiale auf Verbrauchs-/Erzeugungsseite

Erzeugung Nah- und Fernwärme (flexible BHKW, KWK) Nutzung von Batteriespeichern (e-mobility) Pumpspeicher

Verbrauch Stromspeicher Produktion/Gewerbe – – – – – – – –

Klimatisierung Kühlung Lebensmittelherstellung Mühlen Pressen Pumpen Beleuchtung Trocknung

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Fazit & Ausblick

Flexibilität im virtuellen Kraftwerk mit diversen Einsatzmöglichkeiten: • Preisorientierte Fahrweise • Auffangen von Prognosefehlern des Portfolios / Reduktion von Ausgleichsenergierisiken • Regelenergie Herausforderungen: • Verfügbarkeitsplanung – wie viel Flexibilität kann ich vermarkten? • Halten die Anlagen was sie „versprechen“ (u.a. Fahrplantreue)? • Vermarkte ich am Regelenergiemarkt oder börsenpreisorientiert? Chance: • Durch das Heben der Flexibilitätspotentiale können Mehrerlöse/Kostenreduktionen bei Teilnehmern erzielt werden • Erneuerbare Energien und zunehmend auch flexible Verbraucher übernehmen vermehrt Systemverantwortung und unterstützen die Systemstabilität 24

Kontakt

DAS ZIEL DER WEG DER STATUS DAS TEAM

100% Erneuerbare Energien möglich machen Digital, flexibel, nachhaltig Eines der größten Virtuellen Kraftwerke Europas Über 100 Mitarbeiter mit vielfältigem Ausbildungshintergrund

KONTAKT

Dominik Wernze Portfoliomanagement Tel.: 0221- 820085-811 [email protected]

@next_kraftwerke

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