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Lastmanagement für Systemdienstleistungen und zur Reduktion der Spitzenlast


abb1 400Erschienen in:
DIW Vierteljahresheft,
Jahrgang 82, Heft 3, 2013


Autoren:
Tim Buber (FfE GmbH),
Anna Gruber (FfE GmbH),
Marian Klobasa (Fraunhofer ISI, Karlsruhe),
Serafin von Roon (FfE GmbH)


Abbildung:
Abschaltbare Leistung durch Flexibilisierung von Querschnittstechnologien in Süddeutschland (Normalbetrieb) in Abhängigkeit der Abrufdauer


Zusammenfassung:

Im Beitrag des Vierteljahresheftes des DIW zeigen die Autoren, dass neben Netz- und Speicherausbau auch das Lastmanagement zur Systemstützung beitragen kann, wenn es in die bestehenden Systemdienstleistungen integriert oder zur Reduktion der Spitzenlast genutzt wird. Es wird eine detaillierte Einschätzung der tatsächlich ausschöpfbaren beziehungsweise ökonomischen Lastmanagementpotenziale vorgenommen. Basis der Veröffentlichung ist die Studie "Lastmanagement zur Reduktion der Spitzenlast" im Auftrag der Agora Energiewende.

Betrachtet werden energieintensive Industrien, industrielle Querschnittstechnologien sowie Nachtspeicherheizungen und Wärmepumpen. Die Erhebung der verfügbaren Potenziale basiert auf einer Auswertung bestehender Studien und Statistiken, Analyse von detaillierten Datenerhebungen aus Betriebsbegehungen, einer Online-Befragung sowie auf Vor-Ort-Interviews mit Betrieben, Energieversorgern und Dienstleistern. Der Schwerpunkt der durchgeführten Untersuchung ist auf Süddeutschland gelegt, da es hier zuerst zu einem Versorgungsengpass kommen könnte, worauf die notwendige Vorhaltung einer Kaltreserve für den süddeutschen Raum bereits hindeutet. Die gewonnenen Erkenntnisse werden auf ganz Deutschland hochgerechnet, da die gleichen ökonomischen Rahmenbedingungen in Bezug auf potenzielle Erlöse und Zugangsbedingungen für die Leistungs- und Energiemärkte gelten. Es zeigt sich, dass in Süddeutschland etwa ein GW durch Lastmanagement in der Industrie über eine Stunde bereitgestellt werden kann. Wenn diese Leistung nur wenige Stunden im Jahr gebraucht wird, kann dies eine günstige Alternative, beispielsweise zu konventionellen Spitzenlastkraftwerken, sein.

Als zentrale Anwendungsfelder stehen zum einen die energieintensiven Prozesse im Fokus, die neben dem heute bereits umgesetzten betrieblichen Lastmanagement auch für ein netz- und marktkonformes Lastmanagement genutzt werden könnten. Eine Hochrechnung der in Süddeutschland analysierten Prozesse auf Gesamtdeutschland ergibt ein Potenzial von ca. 1.700 MW bei Betrieb in Teillast bzw. von 2.300 MW bei Lastabwurf für eine Zeitdauer von mindestens einer Stunde. Darüber hinaus bestehen auch in weiteren Prozessen Potenziale wie etwa der Aluminiumelektrolyse, Schmelzöfen in der Metallindustrie oder Luftzerlegungsanlagen in der Chemieindustrie. Das Gesamtpotenzial bei energieintensiven Prozessen liegt in einer Größenordnung von ca. 3 GW.

Zusätzliche Potenziale existieren im Bereich der Querschnittstechnologien, insbesondere bei den Lüftungs- und Klimatisierungsanwendungen im industriellen Bereich, die häufig auch Leistungsklassen von mehreren hundert Kilowatt umfassen können. Für eine Stunde ergeben sich in diesem Bereich Abschaltpotenziale zwischen 800 MW und 1.400 MW.

Schließlich bietet sich auch im Bereich der elektrischen Wärmeerzeugung (Wärmepumpen und elektrische Speicherheizungen) die Möglichkeit, bestehende Potenziale in Höhe von bis zu 17.300 MW für eine Stunde an extrem kalten Tagen stärker markt- und netzkonform auszunutzen. Allerdings liegen diese Potenziale in den Stunden der Netzhöchstlast deutlich unter diesem Wert und sinken bei steigenden Temperaturen stark. Sie können sich auf ein Minimum von ungefähr 160 MW für eine Stunde im Sommer reduzieren.

Die Untersuchung hat gezeigt, dass sowohl erhebliche Potenziale für Lastmanagement als auch das Interesse und die grundsätzliche Bereitschaft zur Nutzung dieser Potenziale von Seiten der Akteure bestehen. Diese werden bereits teilweise zur Spitzenlastreduktion oder im Regelleistungsmarkt genutzt, insbesondere bei den Querschnittstechnologien und den Wärmepumpen gibt es aber noch realisierbare, ungenutzte Potenziale. Hierdurch könnte kurzfristig insbesondere in Süddeutschland die angespannte Versorgungssituation aufgrund des verzögerten Netzausbaus und des Ausstiegs aus der Kernenergie bereits in den kommenden Jahren entschärft werden. Langfristig wird durch den zunehmenden Anteil der Erzeugung aus fluktuierenden erneuerbaren die Bedeutung von Lastmanagement in ganz Deutschland weiter zunehmen. Falls wirtschaftlich sinnvoll, dürften sich außerdem die Lastmanagementpotenziale zukünftig gegenüber den hier erhobenen Größen deutlich steigern lassen, beispielsweise durch andere Auslegungen von Anlagen und Produktionsprozessen sowie erweiterte Speichermöglichkeiten bei z.B. Kälte- oder Wärmeanwendungen.

Lastmanagement steht grundsätzlich mit allen anderen funktionalen Stromspeichern in Konkurrenz. Es gibt aber deutliche Unterschiede in Hinblick auf die zeitliche Verfügbarkeit und die möglichen Verlagerungsdauern. Daher kann davon ausgegangen werden, dass es nicht nur zu Konkurrenzen, sondern auch zu Synergien kommen kann. Die hier ausgewiesenen Potenziale wurden unter der Randbedingung ermittelt, dass weder die Wertschöpfung noch der Komfort wesentlich eingeschränkt wird. Daher fallen nach den Aufwendungen für die Implementierung des Lastmanagements im Falle eines Leistungsabrufs der hier geschätzten Potenziale nahezu keine weiteren Kosten an. Insgesamt scheint es daher möglich, dass die aufgezeigten Potenziale auch in einem wettbewerblichen Umfeld künftig einen bedeutsamen Beitrag leisten können. Die genaue Merit-Order der Energiespeicherung in den verschiedenen Ausprägungen von Erzeugung und Verbrauch ist Gegenstand der weiteren Forschung.

 

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