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 1 Vattenfall Wasserkraft GmbH & Co. KG 2 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 3 Die neue Welt: Anforderungen an Pumpspeicherwerke 4 Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme 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 1 Vattenfall Wasserkraft GmbH & Co. KG 2 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 3 Die neue Welt: Anforderungen an Pumpspeicherwerke 4 Deutschland braucht ausgereifte Speichersysteme 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