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atw Vol. 64 (2019) | Issue 1 ı January ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 22 zwischen 8 Uhr und 13 Uhr. Die Solar-Einspeisung aus Photovoltaik sinkt im Verlauf des Nachmittags bis zum Abend, also einige Stunden vor dem tageszeitlichen Rückgang des Stromverbrauchs. Das heißt, dass konventionelle Kraftwerke kurzfristig mindestens zwei Mal die Stromproduktion erhöhen müssen, am Morgen und am Abend. Um die hohe PV-Einspeisung in der Mittagszeit zu integrieren und andererseits die abendliche Verbrauchsspitze abzudecken, müssen Kohle- und Gaskraftwerke die Fahrweise entsprechend anpassen. | | Abb. 10. Flexibilität von heutigen Gaskraftwerken im Vergleich zu Braunkohlekraftwerken. | | Abb. 11. Optionen für einen stärkeren Zuwachs der Erzeugung regenerativer Energien im Falle von höheren Energieverbräuchen. Kohle- und Gaskraftwerke sind technisch in gleicher Weise geeignet sind, die Flexibilitätsanforderungen zu erfüllen. So kann beispielsweise ein bestehendes modernes Braunkohlenkraftwerk innerhalb von 20 Minuten von 1.000 MW auf 500 MW runtergefahren werden. Das entspricht 30 MW pro Minute, ein Wert, der auch von einem Gaskraftwerk nicht signifikant übertroffen wird. Für das Hochfahren der Leistung gelten die genannten Werte in gleicher Weise (Abbildung 10). Trotz der hohen Flexibilität, die konventionelle Kraftwerke bieten, ergeben sich als Folge des massiven Ausbaus von erneuerbaren Energien vermehrt Zeiten, in denen Versorgungsüberschüsse auftreten. Nach Angaben der Bundesnetzagentur stieg die Abregelung erneuerbarer Energieträger durch Einspeisemanagement-Maßnahmen 2017 auf den bislang höchsten Wert von 5.518 GWh. Statt einer ungehemmten Fortsetzung des Zubaus, verbunden mit der Konsequenz einer noch weiter zunehmenden Abschaltung von Windturbinen, bietet sich die Möglichkeit, den Überschussstrom über den Zwischenschritt Speicherung nutzbar zu machen. Power-to-gas ist eine der hierfür bestehenden Optionen. Damit kann gleichzeitig die angestrebte Sektorenkopplung vorangebracht werden (Abbildung 11). pp Je länger die Zeiten von Überschüssen an erneuerbar erzeugtem Strom sind, desto geringer ist die Nutzung der Kapazität zusätzlicher Anlagen – mit der Konsequenz einer Erhöhung der Stromerzeugungskosten pro kWh. pp Und je größer die Auslastung einer Power-to-gas-Anlage, desto stärker sinken die Kosten für diese Technologie pro kWh. Mit weiter verstärktem Ausbau volatiler erneuerbarer Energien ist ein Schnittpunkt beider Kurven zu erwarten. Und rechts von diesem Schnittpunkt wird Power-to-Gas zur wirtschaftlich günstigeren Option (Abbildung 12). Neben dem Thema Überschüsse, die sich aus der Transformation der Energieversorgung ergeben, ist das Thema Knappheit zu adressieren. Überschüsse an elektrischer Arbeit zu bestimmten Zeiten bringen nämlich keinen positiven Effekt für die Sicherheit der Versorgung. Versorgungssicherheit ist durch jederzeit ausreichend verfügbare Leistung zu garantieren. Mit zunehmendem Ausbau der erneuerbaren Energien sinkt die Auslastung der konventionellen Kraftwerke. Der Energy-only-Market gewährleistet – anders als in der Vergangenheit – für eine große Zahl von konventionellen Anlagen keine zur Aufrechterhaltung des Betriebs ausreichenden Einnahmenströme. Und dies gilt nicht nur für Neubauten. Kapazitätszahlungen sind deshalb künftig zur Aufrechterhaltung der Systemsicherheit unverzichtbar. | | Abb. 12. Vergleich der Erzeugungskosten von Power-2-X mit einem weiteren Ausbau von Windund PV-Anlagen in Abhängigkeit vom Ausbau der regenerativen Energien. | | Abb. 13. Vorschlag für eine Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates zum Elektrizitätsbinnenmarkt. Energy Policy, Economy and Law The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union – Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer
atw Vol. 64 (2019) | Issue 1 ı January | | Abb. 14. Stromerzeugung in Deutschland 1997 bis 2030. | | Abb. 16. Stromerzeugung- und -bedarf in Deutschland am 1. Januar 2018. | | Abb. 15. Schlüsselzahlen zur Windenergieerzeugung in Deutschland von 2010 bis 2017. | | Abb. 17. Stromerzeugung- und -bedarf in Deutschland am 1. Juli 2018. ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 23 In der EU gibt es hierzu Vorschläge des Europäischen Parlaments und des Europäischen Rates, die in den nächsten Monaten zur Verabschiedung einer Verordnung führen sollen. Diese Vorschläge sind jedoch weder technologie- neutrale noch marktgerechte Mechanismen. Sie begrenzen die Inanspruchnahme von Kapazitätszahlungen auf Anlagen in denen weniger als 550g CO 2 /kWh emittiert werden. Kohlekraftwerke können nur noch im Rahmen der strategischen Reserve an Kapazitätsmechanismen teilnehmen – so die Vorschläge von Parlament und Rat. Das ist nicht sachgerecht. Kapazitätsmechanismen sollen der Versorgungssicherheit dienen. Klimaschutz ist durch das ETS geregelt. Eine Realisierung der Vorschläge von Parlament und Rat würden somit Versorgungssicherheit unnötig teuer machen, ohne zur Begrenzung der CO 2 - Emissionen beizutragen, da diese durch das ETS bereits gedeckelt sind (Abbildung 13). Besonderheiten bei der Umsetzung der deutschen Energiewende Laut Koalitionsvertrag der Bundesregierung von März 2018 soll der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis 2030 auf 65 % gesteigert werden. Die erneuerbaren Energien werden also den bei weitem größten Beitrag zur Bereitstellung der elektrischen Arbeit leisten (Abbildung 14). Allerdings geht damit kein Zuwachs an gesicherter Leistung einher. Bei PV liegt das auf der Hand. Zum Zeitpunkt der Höchstlast, meist eine frühe Abendstunde im Herbst oder Winter, scheint keine Sonne mehr. Und auch die Windenergie leistet keinen signifikanten Beitrag zur jederzeitigen Sicherstellung der Versorgung. Die Kapazität der Anlagen hat sich zwar seit 2010 mehr als verdoppelt. Die minimale Einspeisung lag jedoch auch 2017 gerade mal bei 158 MW, also bei weniger als 1 % der Nominalleistung. Die Erwartung, dass der Minimalwert, Indikator für den Beitrag zur Versorgungssicherheit bei einem Ausbau deutschlandweit verteilter Windanlagen ansteigt und damit in zunehmendem Maße eine Substitution konventioneller Kraftwerksleistung ermöglicht, hat sich somit nicht erfüllt (Abbildung 15). Drei exemplarisch ausgewählte Situationen machen die Komplexität der Herausforderung deutlich. pp Am 1. Januar 2018 war die Stromnachfrage gering, die Windeinspeisung hoch – mit der Konsequenz, dass die erneuerbaren Energien in der Lage waren, über den Tag gerechnet deutlich mehr als die Hälfte zur Stromversorgung beizutragen (Abbildung 16). pp Am 1. und 2. Juli 2018 war es die Solarenergie, die – wie im gesamten Juli 2018 – einen großen Beitrag zur Bedarfsdeckung geleistet hat (Abbildung 17). pp Vollkommen anders jedoch war die Situation am 8. November 2017. Wind trug zum Zeitpunkt der Höchstlast in Deutschland nur geringfügig zur Stromversorgung bei. Die PV-Erzeugung war gleich Null. Konventionelle Kraftwerke mussten somit über 85 % der Last decken (Abbildung 18). | | Abb. 18. Stromerzeugung- und -bedarf in Deutschland am 8. November 2017. Energy Policy, Economy and Law The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union – Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer
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Page 5 and 6: Kommunikation und Training für Ker
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