Nachricht

< Markt und Flexibilität sind ausschlaggebend für den Erfolg
12.12.2016 16:01 Alter: 5 yrs

Exemplarische Veränderungen der Marktmechanismen durch Stromspeicher

Infolge der unvermeidlichen Entwicklung zur Stromgesellschaft werden Stromspeicher als ein Königsweg angesehen, der jedoch (noch) nicht mit seinem angemessenen Stellenwert innerhalb des regulatorischen Rahmens vertreten ist. Unabhängig von dieser Rahmenbedingung sind wesentliche Gründe und Lösungsansätze für die Intensivierung des Stromspeichereinsatzes durch Energieunternehmen zu diskutieren. Ein Gastbeitrag von Dr. Volker Flegel, Celron GmbH Berlin/München und Axel Kießling, TenneT TSO GmbH Bayreuth.


Fotos: Celron, Thomas Koehler, Uwe Neumann; Grafiken: Celron

Infolge der unveränderten anhaltenden Zunahme der installierten Leistung im Bereich der Erneuerbaren Energien (EE) sowie der abnehmenden Aufnahmefähigkeit bzw. drohenden „Abschottung“ der Stromnetze von Nachbarstaaten gestaltet sich die EE-Systemintegration zunehmend schwieriger. Bisher wurde etwa ein Drittel der installierten Leistung im Bereich der Kernkraft durch Erneuerbare Energien substituiert. Für die vollständige Pufferung der fluktuierenden EE-Einspeisung wären Stromspeicher mit einem Netto-Kapazitätsbedarf von etwa 4 TWhel erforderlich.

Klimaschutz als Herausforderung

Durch die 21. UN-Klimakonferenz Paris 2015 (COP 21) wurde ein weltweiter Durchbruch für den Klimaschutz erreicht. Durch den zwischenzeitlich erfolgten Beitritt der weltweit größten CO2-Emittenten USA und China wurden die für das Inkrafttreten notwendige Anzahl von 55 Unterzeichner-Staaten mit mind. 55% der weltweit verursachten CO2- Emissionen erreicht. Vorrangige COP21-Ziele sind die Begrenzung der Erderwärmung auf möglichst 1,5 Grad Celsius sowie ein vollständiger Wegfall der Netto-Treibhausgasemissionen in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts. Im Rahmen der 22. UN-Klimaklimakonferenz Marrakesch 2016 (COP22) wurde die praktische Umsetzung der Klimaschutzziele konkretisiert. Auf Grund des bis dato fehlenden Klimaschutzplans 2050 wurde Deutschland, eigentlich „Erfinder-Nation der Energiewende“ auf der UN-Klimakonferenz von den weltweiten Umweltverbänden zum „Fossil des Tages“ ernannt. Im globalen CAN Europe-Vergleich rangiert Deutschland inzwischen beim Klimaschutz noch hinter Lettland oder Ägypten.

Es besteht signifikanter Nachholbedarf: Zur Erreichung der COP21-Ziele in Deutschland müssen die Netto-Treibhausgasemissionen bis 2040 in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr auf null reduziert werden bzw. sind noch ca. 90 % der Energiewende zu realisieren. Unter Berücksichtigung der durchschnittlichen Asset-Lebenszyklen bedeutet dies z. B.
• sofortiger Verzicht auf neue, konventionelle Heizanlagen in Gebäuden sowie
• ab 2021 keine neuen Kraftfahrzeuge mit konventionellem Verbrennungsmotor.

Vor solch derartig radikalen Markteingriffen schrecken deutsche Politiker (noch) zurück. Welche alternativen, kurzfristiger wirksamen Lösungsmöglichkeiten gibt es?

Sektorenkopplung als Gestaltungsrahmen

Stromspeicher werden von 62 % der befragten Experten als mit Abstand wichtigste Maßnahme für den Erfolg der Energiewende gemäß einer Umfrage des TAB - Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag 2016 beurteilt.

In Deutschland, dem Erfinderland des Akkumulators (bereits 1802 durch Johann Wilhelm Ritter), betrug die Zuwachsrate an Stromspeichern 2014/ 2015 zwar ca. +35 %, jedoch deutlich abgeschlagen im Vergleich zu Japan (+100 %) oder USA (+250 %). (vgl. Abb. 1)

Infolge umfassender Restriktionen für die Energiewende wie z. B. begrenztes EE-Ausbaupotenzial, fluktuierende EE-Einspeisung, Netzausbau-Defizite oder Stromexport-Limitierungen vermerkt das BMWi bereits 2015 im Weißbuch - Ein Strommarkt für die Energiewende: „Die Sektoren Strom, Wärme und Verkehr werden in Zukunft stärker gekoppelt“. Wesentliche Ziele der Sektorenkopplung sind die Realisierung von Synergieeffekten, die EESystemintegration, der Übergang zur Stromgesellschaft sowie die Klimaschutz-Zielerreichung.

Strombasierte Speicher gelten als besonders kritischer Erfolgsfaktor zur Erreichung der Klimaschutzziele durch die Intensivierung der Sektorenkopplung, d. h. der systematischen Vernetzung von gering integrierten, energieintensiven Sektoren durch strombasierte Speicher.

Marktveränderungen durch Stromspeicher

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen das außerordentlich weite Spektrum unternehmerischer Optionen durch den Einsatz von Stromspeichern. Solche Optionen können sein:
• Großspeicher:
Leistung und Kapazität von Stromspeichern wachsen exponentiell, die weltweit größten Batteriespeicherprojekte befinden sich in Asien und USA (vgl. Abb. 2). Wesentliche Erlösmodelle sind dabei die Wirk- und Blindleistungsbereitstellung sowie Spannungsstabilisierung, EE-Spitzenlastkappung zwecks Netzausbaubegrenzung, Stromeinspeisung bei Strompreis-Peaks, Kompensation von Kraftwerks-/Netzausfällen.

• Schwarmspeicher:
Die digitale Vernetzung vom dezentralen Kleinspeicher zu virtuellen Großspeichern ermöglicht neuartige Formen der Regelleistungsvermarktung, der Pufferung und Vermarktungsoptimierung von EE-Überschussmengen, der unterbrechungsfreien Spannungsversorgung (USV) sowie der Energieautonomie. Exemplarische Schwarmspeicher- Anbieter: Ampard, Caterva, Lichtblick und Sonnen.

• Blockchain:
Eine verteilte Datenbasis von Transaktionsangeboten, -nachfragen und -regeln ermöglicht das automatisierte Management von Energietransaktionen in dezentralen Netzen ohne eine zentrale Instanz wie z. B. Energiehandels- oder Vertriebsunternehmen. Dieses automatische Clearing sogenannter „Smart Contracts“ ermöglicht umfassende Anwendungsvorteile wie z. B. Schnelligkeit, Transaktionskostenreduzierung, Anbieterunabhängigkeit oder Desaster Resilience. Exemplarische Anbieter: GreenTech, Grid Singularity, SolarCoin und Transactive Grid.

• Autonomisierung:
Im Gegensatz zur typischerweise vorherrschenden, bilanziellen Energieautarkie schaffen real energieautarke Mehrfamilienhäuser und Gewerbeobjekte echten ökologischen und ökonomischen Mehrwert durch die Kombination von Strom- und Langzeitwärmespeichern mit Solarstrom und -thermie.

Wesentliche Anwendungsvorteile sind marginale Energiekosten, eine Flatrate für Miete/ Wärme/Warmwasser/Strom/E-Mobilität, Anbieterunabhängigkeit, die Vermarktung von Strom-, Wärme- und Speicher-Überschussmengen sowie attraktive Renditemodelle bzw. Altersvorsorge. Anbieter: „Fa. Timo Leukefeld–Energie verbindet“ in Zusammenarbeit mit innovativen Bauund Wohnungsunternehmen.

• Lifestyle-Orientierung:
Stromspeicher erobern als Designobjekte und Statussymbole auch das Wohn- und Arbeitsumfeld. Vorrangige Zielgruppen sind hier technik-affine, kaufkraftstarke Immobilieneigentümer sowie Gewerbekunden. Exemplarische Anbieter (Produkte): Ampere Energy (Sphere/Square), Deutsche Accumotive (Home/Business Battery), E3DC (S10E/ S10Mini/S10 Black-line), Tesla (Powerwall).

• New Competition:
Energiebranchenfremde Unternehmen dominieren den Stromspeichermarkt. Eine deutliche Führungsrolle nehmen Automobilhersteller ein, die Beteiligung von Energieunternehmen ist gering und untergeordnet. Typisch sind dabei internationale, branchenübergreifende Joint Ventures. Viele Anbieter agieren dabei in mehreren Konsortien.

Exemplarische neue Wettwerber im Stromspeichermarkt: Daimler + GETEC + REMONDIS + The Mobility House, Digital Energy Solutions = BMW + Viessmann, Mercedes Benz Energy + Enercity + EnBW + SMA, Nissan + Eaton + e8energy, Sonnen + General Electric, Tesla + Panasonic Gigafactory.

Insgesamt ist es auffällig, dass Energieunternehmen bei den aufgezeigten Entwicklungen vornehmlich als „Juniorpartner“ agieren bzw. zunehmend in ihren Kernmärkten von branchenfremden Wettbewerbern attackiert werden. Aktivitäten im Stromspeichersegment ermöglichen jedoch im Vergleich zum klassischen „Commodity-Vertrieb“ deutlich höhere Wertschöpfungstiefen und Renditen.

Wesentliche Anwendungsvorteile durch Stromspeicher

Bisher stand bei Stromspeichern der Nutzen durch die Entkopplung von Stromerzeugung und -verbrauch, die Notstromversorgung sowie die Bereitstellung von Systemdienstleistungen im Vordergrund.

Stromspeicher sind ein zunehmend wichtigerer Ansatzpunkt für Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber, um neue Flexibilitätsoptionen für einen Markt mit weiter ansteigender Einspeisung aus EE-Erzeugungsanlagen zu erschließen. Beispielsweise ist TenneT TSO an verschiedenen Forschungsprojekten aktiv beteiligt, um unterschiedliche Speichertechnologien und deren Zusammenspiel für systemdienliche Zwecke verfügbar zu machen, die über die klassischen Regelleistungsarten deutlich hinausgehen.

In einem vornehmlich dezentralen Energiesystem nimmt die Bedeutung der Zustandsund Betriebsdaten von Stromspeichern einen immer höheren Stellenwert ein. Solche Daten aus dezentralen EE-Anlagen nutzt TenneT TSO zunehmend im Rahmen einer Optimierung der Einspeise- und Verbrauchsprognosen.

Bestmögliche Prognosen sind ein erfolgskritischer Faktor, um das Stromübertragungsnetz auch zukünftig sicher und kostengünstig betreiben zu können. Derartige Prognosen sind eine unabdingbare Voraussetzung, um Flexibilität überhaupt abrufen zu können. Wesentliche Gestaltungselemente sind dabei beispielsweise Big Data-Anwendungen für Mustererkennungen in Lastgangkennlinien, Optimierungsalgorithmen oder die Evaluation von Blockchain-Applikationen für die automatisierte, selbststeuernde Koordination dezentral verlaufender Prozesse.

Fazit

Die Energiewende hat sich zu einem weltweiten Prozess entwickelt. Die dabei von Deutschland beanspruchte Führungsrolle wird ohne kurzfristige, grundlegende Veränderungen in der Klima- und Energiepolitik nicht mehr erreichbar sein. Infolge strukturpolitischer und infrastruktureller Restriktionen werden sektorenspezifische Optimierungsansätze wie z. B. die Substitution von konventionellen Wärmeerzeugungsanlagen oder Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren nicht kurzfristig realisierbar sein. Kurzfristige, wirkungsvollere Lösungsalternativen ermöglichen demzufolge Stromspeicher im Bereich der Sektorenkopplung.

Durch die gezielte Weiterentwicklung ihrer innovativen und unternehmerischen Potenziale wären Energieunternehmen ein „natürlicher Kristallisationspunkt“ dieser Marktentwicklung.

www.celron.de, www.tennet.com