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Übergeordnetes
BMWi
Studie 31.3.2016

Die Grafik zeigt die Methodik und das Projektvorgehen.
© FfE e. V.

Energiespeicher im Jahr 2030

Welche Systeminfrastruktur ist am günstigsten für das Versorgungssystem?

Wie sieht der Speicherbedarf im Jahr 2030 aus? Diesen Fragen gingen

Wissenschaftler in der Studie „Merit Order“ nach. Dazu erfassten sie

Kenngrößen möglicher Speichertechnologien und unterschieden sie

regional.

Projektstatus Studie abgeschlossen
Projektlaufzeit September 2012 bis Februar 2016

In diesem Forschungsvorhaben wurden unter Industriebeteiligung die Lastverschiebungspotenziale verschiedener Flexibilisierungsmaßnahmen erhoben. Potenziale von Speichertechnologien, die in diesem Projekt nicht explizit untersucht wurden, erfassten die Forscher in Form von Metastudien. Mit Hilfe des sogenannten FfE-Regionenmodells erfolgte eine detaillierte Abbildung der räumlichen Verteilung von Erzeugern und Verbrauchern. Dies diente als Basis für die Energiesystemmodellierung. Aus dieser Energiesystemmodellierung und einer Analyse von Einsatzoptionen bestimmten sie den Wert der Speichertechnologien.

Technische Optionen zur Flexibilisierung

Der Aufbau einer wirtschaftlichen Versorgungsinfrastruktur zur Integration eines hohen Anteils fluktuierender regenerativer Stromerzeugung wirft aufgrund weltweit fehlender Erfahrung viele Fragen auf. Zwei der Kernfragen sind dabei:

  1. Welche Systeminfrastruktur ist unter gegebenen Rahmenbedingungen aus Kostensicht am günstigsten für das Versorgungssystem?
  2. Wie sollte der Markt ausgestaltet sein, damit unter gegebenen Randbedingungen eine zu favorisierende Systeminfrastruktur auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten Sinn ergibt?

Das Projekt „Merit Order der Energiespeicherung im Jahr 2030“ ging diesen Fragen auf den Grund – unter Berücksichtigung aller technischen Optionen zur Flexibilisierung des Versorgungssystems. Dazu zählen Kraftwerke, Netze, Speicher und Verbraucher.

Kenngrößen, Speicherbedarf und Infrastruktur

Im 1. Jahr wurden Kenngrößen möglicher Speichertechnologien konsistent erhoben. Erzeugung, Verbrauch und Speichern im Regionen-Modell wurden im 2. Jahr regionalisiert. Der Speicherbedarf wurde im 3. Jahr ermittelt und eine Ausweisung einer volkswirtschaftlich sinnvollen Speicherinfrastruktur unter Berücksichtigung von Kraftwerks- und Netzszenarien. Diskussion der nötigen Marktausgestaltungen, um die volkswirtschaftlich sinnvolle Speicherinfrastruktur auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten zu ermöglichen. Bis zum Projektende identifizierten die Wissenschaftler danach noch die Unterschiede zwischen der volkswirtschaftlich sinnvollen Speicherinfrastruktur und der Speicherinfrastruktur, die sich unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten einstellen wird.

Flexibilitätsoptionen integrieren die Erneuerbaren

Die mittlere Distanz zwischen Erzeuger und Verbraucher lag in der Vergangenheit bei etwa 80 Kilometern. Heute schwankt sie zwischen null Kilometern, wie beispielsweise im Falle des PV-Eigenverbrauchs, bis hin zu mehreren 100 Kilometern, wenn der Windstrom aus dem Norden Deutschlands in Mittel- oder Süddeutschland verbraucht wird. Das historisch gewachsene Stromnetz ist nicht mehr in der Lage, den produzierten Strom zu jeder Zeit bedarfsgerecht zu verteilen. Sofern keine Maßnahmen ergriffen werden, wird es häufiger zu Situationen kommen, in denen regenerative Erzeugungsanlagen abgeschaltet werden oder konventionelle Kraftwerke ihre Leistung verringern müssen, wodurch sich deren Nutzungsgrad verringert.
Geeignete Gegenmaßnahmen sind zum einen ein zügiger Netzausbau und zum anderen eine zeitliche Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch. Für die Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch stehen prinzipiell neben herkömmlichen Stromspeichern auch weitere Flexibilisierungsmaßnahmen zur Verfügung, wie:

  • Lastflexibilisierung in den Sektoren Industrie und Gewerbe, Handel- und Dienstleistungen (GHD)
  • Lastflexibilisierung in privaten Haushalten
  • Elektromobilität (Lastflexibilisierung/Vehicle-to-Grid)
  • KWK-Wärmespeicher
  • Power-2-heat, z. B. Wärmeproduktion mit elektrischem Heizschwert
  • Power-2-gas, z. B. Wasserstoffelektrolyse

Um alle Speicheroptionen konsistent miteinander zu vergleichen, wurde der Begriff des „funktionalen Stromspeichers“ eingeführt.

Die Studie wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Neben dem BMWi unterstützten auch 13 Industriepartner aus den Bereichen Energieversorgung, Übertragungsnetze und Automobilproduktion das Forschungsvorhaben. Von September 2012 bis Februar 2016 wurde die Studie an der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE e. V.) in München durchgeführt.

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

24. Januar 2018
6. Batterieforum Deutschland

13. März 2018
Energy Storage Europe 2018

13. März 2018
Energiespeicher & Wärmepumpentechnologie

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Den Abschlussbericht zum Projekt kann hier heruntergeladen werden.

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.