DLR.de • Folie 1

> Strommarktdesign und die Auswirkungen auf Stromspeicher > Dr. Marc Deissenroth • ESS 2014 > 12.03.2014

Strommarktdesign und die Auswirkungen auf Stromspeicher EnergieSpeicherSymposium Stuttgart 2014 Dr. Marc Deissenroth DLR - Institut für Technische Thermodynamik Systemanalyse und Technikbewertung

DLR.de • Folie 2

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Hauptakteure der Energiewirtschaft (skizziert)

DLR.de • Folie 3

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Aufgabe eines Marktdesigns Gestaltung eines Marktes zur Wahrung der Umweltfreundlichkeit Versorgungssicherheit

→ Reduktion der Treibhausgasemissionen und des Energieverbrauchs → dargebotsunabhängige Leistung

Wirtschaftlichkeit

→ Refinanzierung, Wettbewerbsfähigkeit

Partizipation/Transparenz

→ z.B. dezentrale Speicher*

Berücksichtigung aller Akteure entlang der Wertschöpfungskette.

*Dr.

Uwe Pfenning (DLR) – Zur Soziotechnik von Energiespeichern – Sinn- und Akzeptanzfragen

DLR.de • Folie 4

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Notwendigkeit eines neuen Marktdesigns Umweltfreundlichkeit

Anteil EE bei ca. 25% der Stromerzeugung (brutto) und weiterer Ausbau

DLR.de • Folie 5

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Notwendigkeit eines neuen Marktdesigns Umweltfreundlichkeit

Anteil EE bei ca. 25% der Stromerzeugung (brutto) und weiterer Ausbau

Versorgungssicherheit

Investitionszyklus des Kraftwerksbaus und Ausstieg aus der Kernkraft

Volatilität der Einspeisung nimmt zu

DLR.de • Folie 6

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Residuallast in 2020 und 2050 in Deutschland 2050

70000

70000

60000

60000

50000

50000

40000

40000

30000

30000

20000

20000

10000

10000

0 -10000 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

h

GW MW

GW MW

2020

0 -10000 0

-20000

-20000

-30000

-30000

-40000

-40000

-50000

-50000

-60000

-60000

-70000

1000

2000

5000

6000

7000

8000

h

7000

8000

h

Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo)

70000

70000

60000

60000

50000

50000

40000

40000

30000

30000

20000

20000

10000

10000

0 1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

h

MW GW

GW MW

4000

-70000

Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo)

-10000 0

3000

0 -10000 0

-20000

-20000

-30000

-30000

-40000

-40000

-50000

-50000

-60000

-60000

-70000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

-70000

Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo)

Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo)

(Quelle: DLR, Y. Scholz)

DLR.de • Folie 7

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Notwendigkeit eines neuen Marktdesigns Umweltfreundlichkeit

Anteil EE bei ca. 25% der Stromerzeugung (brutto) und weiterer Ausbau

Versorgungssicherheit

Investitionszyklus des Kraftwerksbaus und Ausstieg aus der Kernkraft

Volatilität der Einspeisung nimmt zu Wirtschaftlichkeit

Geringere Preisspreads zwischen Stark- und Schwachlastzeiten

DLR.de • Folie 8

> Strommarktdesign und die Auswirkungen auf Stromspeicher > Dr. Marc Deissenroth • ESS 2014 > 12.03.2014

24 Feb. 2005, EPEXSpot 24 Feb. 2014, EPEXSpot

60 40 20 0

Euro/MWh

80

100

Preisdifferenz der Strompreise 2005 und 2014 und installierte Leistung PV

5

10

15 time [h]

Installierte Leistung PV [MWel] 2005: 2056 2012:20 32643 (AGEE-Stat, Stand Dez. 2013)

DLR.de • Folie 9

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Notwendigkeit eines neuen Marktdesigns Umweltfreundlichkeit

Anteil EE bei ca. 25% der Stromerzeugung (brutto) und weiterer Ausbau

Versorgungssicherheit

Investitionszyklus des Kraftwerksbaus und Ausstieg aus der Kernkraft Volatilität der Einspeisung nimmt zu

Wirtschaftlichkeit

Geringere Preisspreads zwischen Stark- und Schwachlastzeiten Volllaststunden konventioneller (Gas-)Kraftwerke kritisch

Ist die derzeitige EE-Förderung das Instrument der Zukunft? •

Neue Einnahmequellen für Speicherbetreiber notwendig

•

Anspruch an Flexibilität des Gesamtsystems und der Speicheranlagen nimmt zu (zeitlich, räumlich, quantitativ)

DLR.de • Folie 10

> Strommarktdesign und die Auswirkungen auf Stromspeicher > Dr. Marc Deissenroth • ESS 2014 > 12.03.2014

Chancen für Speicherbetreiber Einsatzmöglichkeiten

Zentrale Speicher

Dezentrale Speicher

Regelenergie

PSW, CAES

elektrochemische Speicher

Systemdienstleistungen

PSW, CAES

elektrochemische Speicher

Schwarzstart

PSW, CAES

Flexibilisierung von KWK

Wärmespeicher

Lastmanagement

elektrochemische Speicher, Wärmespeicher

Puffer, Netzeinspeisemanagement

CAES, H2

Saisonaler Ausgleich

H2

Transportsektor

H2

Wärmespeicher

elektrochemische Speicher

Option: Clustern zu virtuellen Kraftwerken

DLR.de • Folie 11

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Aktuelle Rahmenbedingungen • § 118 EnWG: • 20 Jahre Netzentgeltbefreiung für neue Anlagen (bei P2G ist nur eine Methanisierung notwendig): Strom muss aus Netz einer allgemeinen Versorgung entnommen werden • 10 Jahre Netzentgeltbefreiung für verbesserte Anlagen (Pumpspeicher) • §37 EEG: Strom für Zwischenspeicher ist von der EEG-Umlage befreit (Voraussetzung: Wiedereinspeisung in das Stromnetz oder Eigenverbrauch) • Vorrangiger Anschluss (§ 5 EEG), Vorrang entfällt sobald nicht 100% EE-Strom verwendet wird • Stromsteuer Ausnahmen für Strom der zur Stromerzeugung verwendet wird (z.B. für Pumparbeit bie PSW) • Regelenergie: Bedarf an Reduktion der Marktzutrittsbarrieren (Verringerung der Losgrößen, kürzere Ausschreibungszeiten)

DLR.de • Folie 12

> Strommarktdesign und die Auswirkungen auf Stromspeicher > Dr. Marc Deissenroth • ESS 2014 > 12.03.2014

Kapazitätsmarkt • Ziel: Verfügbarkeit ausreichend gesicherter Leistung • Weg: Zusätzlicher Markt, Einnahmen für gesicherte Leistung Kapazitätsmarkt

EOM

DLR.de • Folie 13

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Zentrale Kapazitätsmarkte – auktionierte Leistung Umfassender Kapazitätsmarkt • Erlaubte Bieter: • Alle Erzeuger sicherer Leistung • Große Nachfrager • Verhinderung von Preisspitzen z.B. über Ausübungspreis

Selektiver Kapazitätsmarkt

Fokussierter Kapazitätsmarkt

• Erlaubte Bieter: • Neubauten • Räumliche Steuerung des Ausbaus

• Erlaubte Bieter: • stilllegungsbedrohte Kraftwerke • Nachfrager • Hochflexible und CO2arme Neubauten

Pfadabhängigkeit Aufbau des Marktes komplex

Rutschbahn-Effekt

Flexibilität nicht explizit gefordert

Geringere ausgeschriebene Leistung u. geringeres finanzielles Risiko

Windfall profits

Flexible Kraftwerke Transparenter Markt

Geringe Transaktionskosten

DLR.de • Folie 14

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Zentrale Kapazitätsmarkte - Marktrisiken

Kapazitätsmarkt

Vergütungsrisiko • Zuschlag für Gebot bekommen? • Gibt es technologiespezifische Auktionen? • Wie sind Präqualifikationsanforderungen? Strompreisrisiko

EOM

• Preise können fallen, da Anbieter über Kapazitätsmarkt zusätzliche Einnahmen generieren • „Rutschbahn-Effekt“, v.a. bei fokussierten/ selektiven Märkten • Spitzenpreise können/sollen weniger häufig auftreten

DLR.de • Folie 15

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Dezentraler Leistungsmarkt

Kapazitätsmarkt

EOM

DLR.de • Folie 16

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Dezentraler Leistungsmarkt Umfassender Kapazitätsmarkt mit dezentraler Nachfrage • • • • •

Z.B. Lieferanten verantwortlich für Erbringung der sicheren Leistung Lieferanten erstehen Leistungszertifikate von Kraftwerken Evtl. Börsenhandel für die Leistungszertifikate Kunden zahlen für Leistungsvorhaltung Finanzieller Anreiz zur Flexibilität, wenn Kosten für Leistungsvorhaltung > Opportunitätskosten Hohe Transaktionskosten

Bedarf ergibt sich aus dem Markt heraus

Hoher Kontrollaufwand für Regulierer

Flexible Kraftwerke/Speicher

Windfall profits

Lastseitige Flexibilität (z. B. Demand Side Management, virtuelle Verbraucher)

Privatisierung des Gutes Versorgungssicherheit

Privatisierung des Gutes Versorgungssicherheit

DLR.de • Folie 17

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Dezentraler Leistungsmarkt – Marktrisiken Dezentraler Leistungsmarkt

Vergütungsrisiko • Preise der Zertifikate ausreichend zur Deckung der Differenzkosten zum EOM?

Strompreisrisiko

EOM

• Preise können fallen, da Anbieter über Leistungsmarkt zusätzliche Einnahmen generieren • Spitzenpreise können/sollen weniger häufig auftreten • Evtl. Nachteil für Speicher: weniger negative Preise

DLR.de • Folie 18

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EE-Anteile im Lieferantenportfolio

EE Erzeugung

EOM

DLR.de • Folie 19

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EE-Anteile im Lieferantenportfolio EOM als Residuallastmarkt

• Lieferanten bekommen entsprechende EE-Quote in Ihre Erzeugungsportfolio (fluktuierende EE) • Lieferant für Deckung der Residuallast verantwortlich (bilateral, EOM) • Lieferanten fragen flexible, gesicherte Leistung nach • EOM würde zu einem Residuallastmarkt • Kurzfristiger Handel (evtl. bis zu viertelstündlichen Handelsprodukten) Hohe Transaktionskosten

Bedarf ergibt sich aus dem Markt heraus

Hoher Kontrollaufwand für Regulierer

Flexible Kraftwerke/Speicher Lastseitige Flexibilität (z. B. Demand Side Management, virtuelle Verbraucher) Transparenz bei EEG Kosten

(Dissertation Matthias Reeg, DLR, Abteilung Systemanalyse und Technikbewertung, [email protected])

DLR.de • Folie 20

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EE-Anteile im Lieferantenportfolio

Vergütungsrisiko

Vergütungsrisiko hier nicht vorhanden.

Strompreisrisiko

EOM

• Preise am Residuallastmarkt ausreichend (Termin-, Spotmarkt)? • Bilaterale Verträge wirtschaftlich attraktiv?

DLR.de • Folie 21

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Agentenmodell AMIRIS – Agentenbasiertes Modell zur Integration Regenerativer in den Strommarkt Realität: Akteure Typen • EE-Anlagenbetreiber • Speicherbetreiber • Netzbetreiber • …

Modell: Agenten Typen • …

Implementierung

Eigenschaften • Unvollständige Informationen • Zielvorstellungen • Strategien • …

Eigenschaften • …

Handlungen • Kommunikation • Strategieanpassung • …

Handlungen • …

DLR.de • Folie 22

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AMIRIS Modellstruktur • Einfluss von politischen Rahmenbedingungen und Marktdesign auf Verhalten und Wirtschaftlichkeit der Akteure

Vielen Dank! Kontakt: Dr. Marc Deissenroth Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Institut für Technische Thermodynamik | Systemanalyse und Technikbewertung Wankelstraße 5 | 70563 Stuttgart Telefon 0711 6862-8139 | Telefax 0711 6862-8100 | [email protected] www.DLR.de