Pumpspeicherwerke in Thüringen – Ist-Stand und Ausblick
12. November 2015 Agenda
1 Vattenfall Wasserkraft GmbH & Co. KG
2 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen
3 Die neue Welt: Anforderungen an Pumpspeicherwerke
4 Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme
2 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Agenda
1 Vattenfall Wasserkraft GmbH & Co. KG
2 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen
3 Die neue Welt: Anforderungen an Pumpspeicherwerke
4 Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme
3 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Pumpspeicherwerke von Vattenfall in Deutschland
PSW in Installierte Arbeits- Deutschland Leistung vermögen Vattenfall 3 GW 19 GWh
Schleswig- davon Thüringen 1,52 GW 12,6 GWh Holstein Sonstige 4 GW 19 GWh Hamburg Schwerin Mecklenburg- Vorpommern Total 7 GW 38 GWh Geesthacht
Bremen Brandenburg Niedersachsen
Potsdam Berlin Magdeburg
Sachsen- Anhalt Wendefurth
Sachsen Thüringen Dresden Erfurt Niederwartha Hohenwarte I Hohenwarte II Markersbach
Goldisthal Bleiloch
Sonstige
4 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Pumpspeicherwerke von Vattenfall in Thüringen
PSW in Installierte Arbeits- Thüringen Leistung vermögen Bleiloch 80 MW 460 MWh
Saalfeld Kaulsdorf
Hohenwarte Ziegenrück Eichicht
Schleiz Leutenberg PSW Bleiloch
Remptendorf
Saalburg
Lobenstein Blankenstein Saale
5 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Pumpspeicherwerke von Vattenfall in Thüringen
PSW in Installierte Arbeits- Thüringen Leistung vermögen Hohenwarte I 64 MW 380 MWh
Saalfeld PSW Hohenwarte I Kaulsdorf
Hohenwarte Ziegenrück Eichicht
Schleiz
Leutenberg
Remptendorf
Saalburg
Lobenstein Blankenstein Saale
6 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Pumpspeicherwerke von Vattenfall in Thüringen
PSW in Installierte Arbeits- Thüringen Leistung vermögen Hohenwarte II 320 MW 2.087 MWh
Saalfeld Kaulsdorf PSW Hohenwarte II
Ziegenrück
Eichicht
Schleiz
Leutenberg
Remptendorf
Saalburg
Lobenstein Blankenstein Saale
7 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Pumpspeicherwerke von Vattenfall in Thüringen
PSW in Installierte Arbeits- Thüringen Leistung vermögen Goldisthal 1.060 MW 9.637 MWh
PSW Goldisthal
8 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Pumpspeicherwerke von Vattenfall in Thüringen
Ehemaliges PSW in Thüringen Ehem. installierte Arbeits- (jetzt nur noch Laufwasserkraftwerk) Leistung vermögen Wisenta 6 MW 100 MWh
Saalfeld Kaulsdorf
Hohenwarte Ziegenrück Eichicht
LKW Wisenta Schleiz Leutenberg
Remptendorf
Saalburg
Lobenstein Blankenstein Saale
9 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Agenda
1 Vattenfall Wasserkraft GmbH & Co. KG
2 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen
3 Die neue Welt: Anforderungen an Pumpspeicherwerke
4 Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme
10 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Erzeugungsmix nach dem Netzentwicklungsplan Szenario B (2015)
KohleNuklear Gas Wind Solar andere +59% [GW ] +110% 80 71 70 60 Wind Solar 56 50 47 45 40 34 35 30 27 27 26 26 20 12 10 0 0 Installierte Nettokapazität - 2013 Installierte Nettokapazität - 2025
Kapazität Last Kapazität Last ∑ 181 GW 38 - 86 GW ∑ 223 GW 38 - 86 GW
Quelle: Bundesnetzagentur [2014]: Szenariorahmen für die Netzentwicklungspläne Strom 2015 (Entwurf der ÜNB); Szenario B Die installierte Leistung an erneuerbaren Energien wird sich in den nächsten 10 Jahren nahezu verdoppeln. Der Verbrauch dagegen bleibt konstant.
11 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Systemwechsel in der Energieversorgung
Kein “klassischer” Betrieb (nachts Pumpen / tags Turbinieren) – Gründe: • Stochastisches Verhalten der höheren Einspeisung der Erneuerbaren Energien (EE) • Wachsende Volatilität und Höhe der Peaks • Preisspitzen in nur wenigen Stunden führen zur Unterauslastung der PSW
Typische Tageslastganglinie 1990er Jahre Typische gegenwärtige Lastganglinie
12 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Volatilität der Erneuerbaren Energien
12.4.2014 min. Leistung der EE: 0,1 GW 14.4.2014 max. Leistung der EE: 37,8 GW • 0,2% der Höchstlast Deutschlands • 47% der Höchstlast Deutschlands • 0,5% der Mindestlast Deutschlands • 100% der Mindestlast Deutschlands
Quelle: 50Hertz Transmission GmbH, Amprion GmbH, TransnetBW GmbH, TenneT TSO GmbH
13 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Herkömmliche Betriebsmodelle funktionieren nicht mehr
Bisher basierte der Betrieb eines PSW auf der Ausnutzung des Spread = Differenz zwischen dem Tageshöchst- und -tiefstpreis:
Entwicklung des Spread-Jahresdurchschnitts: • 2012 38 €/MWh • 2013 35 €/MWh • 2014 30 €/MWh
14 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Flexibilität → Steigende Belastungen der Betriebsmittel
15 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Merit-Order-Auswirkung der EE
Wachsende EE-Einspeisung → großer Einfluss auf Großhandelspreisniveau: Netzbetreiber haben die EE-Einspeisung day-ahead oder intraday zu vermarkten (Vermarktungsgebot). Dadurch sinkt der besonders für die (nicht EEG-zertifizierten) Laufwasserkraftwerke bedeutsame EEX-Preis (Niveaueffekt):
Monatsmittelwerte
16 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Merit-Order-Auswirkung der EE
EE verdrängen Kraftwerke am oberen Ende der Merit-Order → Verringerung Marktpreisniveau. Beispiel der Solareinspeisung: • In 2013 Preisrückgang um 14 €/MWh gegenüber 2011 (Niveaueffekt) • Zusätzliche Reduzierung von 5,50 €/MWh durch Solareinspeisung (PV- Effekt)
Quelle: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft 17 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Belastung durch Netznutzungsentgelte
PSW Simulation Leistung max [MW] 1.200 Leistung max im HLZF [MW] 200 Jahresarbeit [GWh] 1.300
18 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Belastung durch Oberflächenwassernutzungsgebühr
Zusätzliche Kosten für Laufwassernutzung der Saale Zusätzliche Kosten für Pumpspeicherbetrieb in den Nutzungsgebühr [€/m³] 0,000.1 PSW Goldisthal und mittlerer Jahresabfluss [Mio m³ /a] 500 Hohenwarte II
Ca. Jahresgebühr für alle 6 Kraftwerke [€] 300.000 Nutzungsgebühr [€/m³] 0,000.1
Stausee Eichicht mittlere a Saalfeld b PSW Hohenwarte I re Kaulsdorf Stausee D Jahreserzeugung LKW Eichicht Hohenwarte [GWh /a] 2.000 Hohenwarte ZiegenrückWKM Ziegenrück Eichicht a PSW ent Stausee Wis Hohenwarte II Wisenta Fallhöhe z it u Oberbecken SKWL Wisenta q Schleiz [m] 300 o Stausee L Hohenwarte II Walsburg Leutenberg Stausee S o LKW Burgkhammer Burgkhammer rm Formel für Jahreserzeu- i tz Remptendorf PSW Bleiloch Berechnung der gung [kWh] x Stausee Bleiloch Saalburg Jahreswasser- 3.600 / menge Fallhöhe [m] x [m³] (lt. Gesetz) 8,5 [m/s²]
Jahresgebühr für Lobenstein Saale beide Kraftwerke Blankenstein [€] 282.000
19 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Agenda
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20 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Anforderungen an PSW in der Energiewende
Vergangenheit Heute Zukunft • Überwiegend feste • Hoher Flexibilisierungsgrad Leistungsscheiben • Auflösung des klassischen • Klassischer Tag-/ Tag-/Nacht-Betriebs Nacht- Betrieb • Regelleistungsvermarktung • Spreadvermarktung ?
21 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 EE und Netzstabilisation durch PSW am 28. März 2012
X Ausfall 380-kV-Freileitung 491/492
• Am 28.03.2012 informierte 50 Hertz 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 • Vor allem die PSW Markersbach und Goldisthal trugen durch Pump- und Turbinenbetrieb zur Netzstabilisation bei (Laständerung von 1.500 MW in weniger als 10 Minuten)
22 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Flexibilität der PSWs zur Sonnenfinsternis am 20.03.2015
Einspeiseänderungen Solarenergie erwartet: 13 bis 19 GW → frühzeitig Abstimmung zwischen Kraftwerks- und Netzbetreibern Hohe Flexibilität der PSWs (kurze Anfahrzeiten, Systemdienstleistng.) nutzen → Stillstandsgeschehen optimiert: Verschiebung von Stillständen (z.B. im PSW Goldisthal) Keine Tagesstillstände Zusätzliche Bereitstellung von Systemdienstleistungen.
23 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Energiewende: PSW zur Verbesserung der Systemstabilität
PSW Geesthacht PSPP Markersbach
PSW Markersbach
PSW Goldisthal
Quelle: 50Hertz Transmission GmbH
24 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Agenda
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25 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Energiewende: Herausforderung in der Zukunft
• Weiterer Ausbau EE: Bereitstellung und verstärkter Einsatz von Speichern mit systemdienlichen Eigenschaften → PSW bieten schon heute Flexibilität und Speicher • Andere Speichertechnologien: 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 - Neues Marktdesign : notwendige Flexibilität muss wirtschaftlich sein - Verlässliche Rahmenbedingungen für Erhalt und Ausbau von Energiespeichern
Ein erster wichtiger Schritt wäre die Abschaffung der Letztverbraucherabgaben für PSW im EnWG
26 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Energiewende: Herausforderung in der Zukunft
Ergänzung:
3 potentielle PSW an bestehenden Talsperren
Quelle: HPI „Pumpspeicherkataster Thüringen“
27 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Pumpspeicherwerke: (fast) Alleskönner
• Netzstabilisierung durch Bereitstellung von Systemdienstleistungen - Primärregelleistung, Sekundärregelleistung, Minutenreserveleistung - Blindleistungsbereitstellung • Netzwiederaufbau - Durch ihre Schwarzstartfähigkeit sind PSW ein wichtiges Element für den Netzwiederaufbau • Flexibilität: Ausgleichsfunktion im Stromerzeugungssystem - Integration der fluktuierenden Einspeisung der EE Reduzierung der Abregelung von EE - Gespeicherte Energie in Schwachlastzeiten steht für einen Quelle: Bundesnetzagentur späteren Zeitpunkt der Hochlast zur Verfügung - Glättung der Residuallast - Redispatch (Eingriffe in die Erzeugungsleistung von Kraftwerken) verringern
28 PSW in Thüringen - Iststand und Ausblick | U. Voigt | 12. November 2015 Die Zukunft hat viele Namen: Für Schwache ist sie das Unerreichbare, für die Furchtsamen das Unbekannte, für die Mutigen die Chance. Victor Hugo (franz. Schriftsteller 1802-1885)
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!