Der Ausbau erneuerbarer Energien schreitet in Deutschland mit immer neuen Zubaurekorden voran. Spätestens seit der Gesetzgeber im Juni 2011 als Reaktion auf den Reaktorunfall von Fukushima den Ausstieg aus der Kernenergie bis 2021 beschlossen hat, steht die deutsche Energiewirtschaft vor dem größten Wandel ihrer Geschichte. Dazu ist es notwendig, die erneuerbaren Energien besser in den Markt zu integrieren, sodass sie „lernen“, den Strom bedarfsorientiert zu erzeugen und gewinnbringend zu vermarkten.
Mit der Novellierung des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes (EEG) zum 01.01.2012 wurde ein weiterer Meilenstein gelegt, um den erneuerbaren Energien gleichberechtigte Alternativen zur festen EEG-Vergütung zu bieten und deren Marktintegration voranzubringen. Für Anlagenbetreiber wurde mit der sogenannten Direktvermarktung unter Inanspruchnahme der Marktprämie ein neuer Rahmen geschaffen, um den Strom nachfrageorientiert an Märkten verkaufen und dadurch mögliche Zusatzerlöse erzielen zu können. Einen dieser Märkte stellt der Regelenergiemarkt dar.
Regelenergie wird im Rahmen der Systemdienstleistungen der Übertragungsnetzbetreiber eingesetzt, um Abweichungen zwischen Stromangebot und –nachfrage kurzfristig auszugleichen und somit die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Durch die Zunahme fluktuierender Energieerzeugung aus Sonnen- oder Windenergie wächst auch der Bedarf an Regelenergie, da vermehrt Angebotsschwankungen ausgeglichen werden müssen.
Biogas- und Bioerdgas-Blockheizkraftwerke (BHKW) sind in der Lage, flexibel und bedarfsorientiert Energie zu erzeugen. Durch die neuen Regelungen des EEG 2012 bietet sich allen Anlagenbetreibern, auch denen von Bestandsanlagen, die Möglichkeit, die Vorteile ihrer Anlagen wirtschaftlich zu nutzen, um an den unterschiedlichen Märkten im Vergleich zur herkömmlichen EEG-Vergütung Mehrerlöse zu erzielen, bspw. durch die Bereitstellung von Regelleistung.
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung und Bewertung einer Teilnahme am Regelenergie-markt von Biogas- und Bioerdgas-BHKWs. Dabei soll zum einen geklärt werden, ob die technischen Anforderungen für die Bereitstellung der unterschiedlichen Regelleistungsarten erfüllt werden können. Zum anderen soll basierend auf einer detaillierten Marktuntersuchung das wirtschaftliche Potenzial anhand von Beispielprojekten ermittelt werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Zielsetzung
1.2 Gang der Untersuchung
2 Einführung in die Direktvermarktung und den Regelenergiemarkt
2.1 Die Direktvermarktung nach dem EEG 2012
2.1.1 Direktvermarktung unter Inanspruchnahme der Marktprämie
2.1.2 Flexibilitätsprämie
2.2 Der deutsche Regelenergiemarkt
2.2.1 Regelleistungsarten
2.2.2 Struktur des Regelenergiemarktes
2.2.3 Präqualifikation zur Teilnahme am Regelenergiemarkt
2.2.4 Möglichkeiten des virtuellen Kraftwerks
3 Marktuntersuchung
3.1 Sekundärregelleistung
3.1.1 Positive Sekundärregelleistung
3.1.2 Negative Sekundärregelleistung
3.1.3 Zwischenfazit
3.2 Minutenreserveleistung
3.2.1 Positive Minutenreserveleistung
3.2.2 Negative Minutenreserveleistung
3.2.3 Zwischenfazit
4 Technische Anforderungen für Biogas- und Bioerdgas-Blockheizkraftwerke
4.1 Funktionsweise von Verstromungsanlagen für Biogas/Bioerdgas
4.1.1 Biogasanlagen mit Vor-Ort-Verstromung
4.1.2 Bioerdgas-Blockheizkraftwerk
4.2 Eignung von Blockheizkraftwerken zur Regelenergiebereitstellung
4.3 Rahmenbedingungen
4.4 Technische Umrüstung
4.4.1 Informationstechnische Anbindung
4.4.2 Gasspeicher
4.4.3 Gasfackel
4.4.4 Wärmespeicher
4.4.5 Zusätzliche Erzeugungs-Kapazität
5 Wirtschaftliche Bewertung anhand von Beispielprojekten
5.1 Projekt I: Biogasanlage mit Vor-Ort-Verstromung (Bestandsanlage)
5.2 Projekt II: Bioerdgas-BHKW
5.2.1 Szenario IIa
5.2.2 Szenario IIb
5.2.3 Vergleich der Szenarien
5.3 Projekt III: Biogasanlage mit Vor-Ort-Verstromung (fiktive Anlage)
6 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das wirtschaftliche und technische Potenzial von Biogas- und Bioerdgas-Blockheizkraftwerken für die Teilnahme am deutschen Regelenergiemarkt im Rahmen der Direktvermarktung nach dem EEG 2012.
- Grundlagen der Direktvermarktung und Marktprämienmodelle
- Strukturanalyse des deutschen Regelenergiemarktes
- Technische Anforderungen an die Anlagenumrüstung (IT-Anbindung, Speicher)
- Wirtschaftlichkeitsanalyse mittels Kapitalwertmethode an Beispielprojekten
- Integration in virtuelle Kraftwerke zur Überwindung von Hürden
Auszug aus dem Buch
2.2.4 Möglichkeiten des virtuellen Kraftwerks
Als virtuelles Kraftwerk wird die Zusammenschaltung mehrerer kleiner, dezentraler Kraftwerke zu einem Verbund bezeichnet. Dieses System hat zwar nicht die „Form“ eines herkömmlichen Großkraftwerks, jedoch ist es in der Funktion und den sich bietenden Möglichkeiten mit diesem vergleichbar (vgl. Fickers 2009: 17).
Über eine Leitstelle sind die Anlagen eines virtuellen Kraftwerks informationstechnisch miteinander vernetzt und können von außen geregelt werden. Die einzelnen Energieerzeugungsanlagen können verschiedenster Art und Größe sein. So ist es möglich, dass bspw. Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen, Biogasanlagen sowie Wasserkraftwerke miteinander vernetzt werden. Dabei ist es nicht notwendig, dass sich die Anlagen in räumlicher Nähe zueinander befinden. Durch unterschiedliche Standorte und Anlagentypen entstehen Synergieeffekte, sodass bspw. wetter- und standortbedingte Nachteile ausgeglichen werden können (vgl. Fickers 2009: 17; Arndt et al. 2006: 56).
Virtuelle Kraftwerke können auch dazu eingesetzt werden, um als virtuelle Regelleistungskraftwerke ihre Leistung am Regelenergiemarkt anzubieten. Dadurch können Eintrittsbarrieren wie bspw. die Mindestangebotsgröße überwunden werden. Auch die hohen Anforderungen an die Zeitverfügbarkeit können durch gezielte Ansteuerung der einzelnen Erzeugungsanlagen erfüllt werden (vgl. Arndt et al. 2006: 56). Aufgrund der genannten Hürden ist eine Teilnahme am Regelenergiemarkt für Biogasanlagen, wie sie im Rahmen dieser Arbeit betrachtet werden, nur durch die Integration in ein virtuelles Kraftwerk möglich.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Definiert die Problemstellung durch den Ausbau erneuerbarer Energien und die Zielsetzung der Untersuchung hinsichtlich der wirtschaftlichen und technischen Potenziale von Biogasanlagen.
2 Einführung in die Direktvermarktung und den Regelenergiemarkt: Erläutert die regulatorischen Rahmenbedingungen des EEG 2012 sowie Aufbau und Funktionsweise des deutschen Regelenergiemarktes.
3 Marktuntersuchung: Analysiert detailliert Daten zu Preisen, Leistungsabrufen und Marktmechanismen für Sekundärregelleistung und Minutenreserveleistung im Zeitraum 2011-2012.
4 Technische Anforderungen für Biogas- und Bioerdgas-Blockheizkraftwerke: Beschreibt die technischen Voraussetzungen für die Regelenergiebereitstellung, notwendige Umrüstungen und Speichertechnologien.
5 Wirtschaftliche Bewertung anhand von Beispielprojekten: Berechnet mittels Kapitalwertmethode die ökonomische Vorteilhaftigkeit für verschiedene Anlagenszenarien und Umrüstungsoptionen.
6 Zusammenfassung und Ausblick: Fasst die Ergebnisse zusammen und bewertet die zukünftige Rolle von Biogasanlagen im Energiemix.
Schlüsselwörter
Biogasanlagen, Blockheizkraftwerk, Regelenergiemarkt, Direktvermarktung, Marktprämie, Sekundärregelleistung, Minutenreserveleistung, Virtuelles Kraftwerk, Kapitalwertmethode, Flexibilitätsprämie, EEG 2012, Systemdienstleistungen, Stromnetzstabilität, Biomasse, Wirtschaftlichkeitsanalyse.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Masterarbeit?
Die Arbeit analysiert, ob und wie Biogas- und Bioerdgas-Blockheizkraftwerke (BHKW) technisch und wirtschaftlich in den deutschen Regelenergiemarkt eingebunden werden können.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Arbeit behandelt die regulatorischen Grundlagen der Direktvermarktung, die Marktstrukturen des Regelenergiemarktes, technische Anforderungen an Anlagenumrüstungen sowie eine fundierte wirtschaftliche Bewertung durch Beispielprojekte.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Ermittlung des wirtschaftlichen Potenzials für Biogasanlagenbetreiber, unter Berücksichtigung der technischen Hürden für die Erbringung von Sekundär- und Minutenreserveleistung.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine fundierte Marktuntersuchung der Daten des Regelenergiemarktes (2011-2012) mit einer anschließenden Wirtschaftlichkeitsanalyse unter Anwendung der Kapitalwertmethode für verschiedene Szenarien kombiniert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine Marktuntersuchung, die Darlegung der technischen Anforderungen (einschließlich Speicher und IT) und eine ökonomische Modellierung anhand von drei spezifischen Beispielprojekten.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist zentral durch Begriffe wie Regelenergie, Direktvermarktung, EEG 2012, virtuelle Kraftwerke und wirtschaftliche Optimierung gekennzeichnet.
Warum ist die Integration in ein virtuelles Kraftwerk so wichtig?
Da einzelne Biogasanlagen die Mindestangebotsgröße von 5 MW für SRL und MRL oft nicht erreichen, ist die Bündelung in einem virtuellen Kraftwerk eine notwendige Bedingung für die Marktteilnahme.
Welche Rolle spielt die Flexibilitätsprämie für die Wirtschaftlichkeit?
Die Flexibilitätsprämie dient als flankierendes Förderinstrument, das Investitionen in zusätzliche Kapazitäten zur bedarfsorientierten Stromerzeugung finanziell unterstützt und somit die Teilnahme am Regelenergiemarkt attraktiver macht.
- Quote paper
- Johannes Kraft (Author), 2012, Einbindung von Biogas- und Bioerdgas-Blockheizkraftwerken in den Regelenergiemarkt, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/201361
