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Einbindung von Biogas- und Bioerdgas-Blockheizkraftwerken in den Regelenergiemarkt

Technische und wirtschaftliche Analyse der Bereitstellung von Sekundärregelleistung und Minutenreserveleistung auf Basis einer detaillierten Marktuntersuchung

AutorJohannes Kraft
VerlagGRIN Verlag
Erscheinungsjahr2012
Seitenanzahl154 Seiten
ISBN9783656291398
FormatePUB/PDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis39,99 EUR
Masterarbeit aus dem Jahr 2012 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Wirtschaftsingenieurwesen, Note: 1,0, Technische Universität Darmstadt (Fachgebiet Elektrische Energieversorgung unter Einsatz Erneuerbarer Energien), Sprache: Deutsch, Abstract: 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.

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Leseprobe

Abbildungsverzeichnis


 

Abbildung 1: Einspeisevergütung und Vergütung nach Marktprämie im Vergleich (eigene Darstellung; vgl. Wustlich / Müller 2011: 390)

Abbildung 2: Geld- und Stromfluss - Unterschied zwischen Einspeisevergütung und Direktvermarktung mit Marktprämie (eigene Darstellung; vgl. Wustlich/ Müller 2011: 388; Drescher et al. 2011: 8)

Abbildung 3: Prinzip des Ausgleichs von Bilanzabweichungen (vgl. Ströbele et al. 2010: 234)

Abbildung 4: Die vier deutschen Regelzonen (vgl. ÜNB 2012c)

Abbildung 5: Zeitverlauf beim Bezug von Regelenergie (vgl. Kamper 2010: 14)

Abbildung 6: Frequenzverlauf nach einem Kraftwerksausfall von 2.800 MW in Frankreich am 21.08.2000, gemessen in Uchtelfingen, Deutschland (Swider 2006: 9)

Abbildung 7: Ablaufschema des Vergabemechanismus für Vorhaltung und Lieferung von Regelleistung (Kurscheid 2009: 22)

Abbildung 8: Kostenzuordnung für die Vorhaltung und den Einsatz von Regelleistung (vgl. Roon 2007:

Abbildung 9: Musterprotokoll zum Nachweis der Erbringung positiver Sekundärregelleistung (DoppelHub) (vgl. ÜNB 2012j: 1)

Abbildung 10: Musterprotokoll zum Nachweis der Erbringung negativer Minutenreserveleistung (Doppel-Einsenkung) (vgl. ÜNB 2012k: 2)

Abbildung 11: Ausgeschriebene und angebotene positive Sekundärregelleistung (Juli 2011 – Juni 2012)

Abbildung 12: Mittlerer Leistungspreis für positive SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 13: Relative Häufigkeitsverteilung der angebotenen Leistung und mittlere Leistungspreiseder Leistungsangebote für positive SRL (Juli 2011 – Juni 2012)

Abbildung 14: Mittlerer Arbeitspreis für positive SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 15: Mittlerer Arbeitspreis in Abhängigkeit vom Stunden-Leistungspreis für positive SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 16: Vorgehaltene und abgerufene positive SRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 17: Mittlere Abrufhöhe im Tagesverlauf (Viertel-Stunden-Werte) für positive SRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 18: Abrufgrad im Wochenverlauf (Tageswerte) für positive SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 19: Abrufgrad im Jahresverlauf (Jahreszeit-Werte) für positive SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 20: Absolute und relative Abrufhäufigkeit für positive SRL in Abhängigkeit vom Arbeitspreis (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 21: Ausgeschriebene und angebotene negative Sekundärregelleistung (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 22: Mittlerer Leistungspreis für negative SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 23: Relative Häufigkeitsverteilung der angebotenen Leistung und mittlere Leistungspreise der Leistungsangebote für negative SRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 24: Mittlerer Arbeitspreis für negative SRL in HT und NT (Juli 2011 – Juni 2012)

Abbildung 25: Mittlerer Arbeitspreis in Abhängigkeit vom Stunden-Leistungspreis für negative SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 26: Vorgehaltene und abgerufene negative SRL (Juli 2011 – Juni 2012)

Abbildung 27: Mittlere Abrufhöhe im Tagesverlauf (Viertel-Stunden-Werte) für negative SRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 28: Abrufgrad im Wochenverlauf (Tageswerte) für negative SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 29: Abrufgrad im Jahresverlauf (Jahreszeit-Werte) für negative SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 30: Absolute und relative Abrufhäufigkeit für negative SRL in Abhängigkeit vom Arbeitspreis (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 31: Gegenüberstellung der gebotenen Leistungspreise für positive und negative SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 32: Gegenüberstellung der gebotenen Arbeitspreise für positive und negative SRL in HT und NT (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 33: Abrufgrad im Jahresverlauf (Monatswerte) für positive und negative SRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 34: Absolute und relative Abrufhäufigkeit für positive und negative SRL in Abhängigkeit vom Arbeitspreis (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 35: Ausgeschriebene und angebotene positive Minutenreserveleistung (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 36: Mittlerer Leistungspreis für positive MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 37: Gebotene mittlere Leistungspreise im Wochenverlauf (Tageswerte) für positive MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 38: Relative Häufigkeitsverteilung der angebotenen Leistung und mittlere Leistungspreise der Leistungsangebote für positive MRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 39: Mittlerer Arbeitspreis für positive MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 40: Gebotene Arbeitspreise im Wochenverlauf (Tageswerte) für positive MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 41: Mittlerer Arbeitspreis in Abhängigkeit vom Stunden-Leistungspreis für positive MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 42: Vorgehaltene und abgerufene positive MRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 43: Mittlere Abrufhöhe im Tagesverlauf (Viertel-Stunden-Werte) für positive MRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 44: Abrufgrad im Wochenverlauf (Tageswerte) für positive MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 45: Abrufgrad im Jahresverlauf (Jahreszeit-Werte) für positive MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 – Juni 2012)

Abbildung 46: Absolute und relative Abrufhäufigkeit für positive MRL in Abhängigkeit vom Arbeitspreis (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 47: Ausgeschriebene und angebotene negative Minutenreserveleistung (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 48: Mittlerer Leistungspreis für negative MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 Juni 2012)

Abbildung 49: Gebotene Leistungspreise im Wochenverlauf (Tageswerte) für negative MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 50: Relative Häufigkeitsverteilung der angebotenen Leistung und mittlere Leistungspreise der Leistungsangebote für negative MRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 51: Mittlerer Arbeitspreis für negative MRL für die einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 52: Gebotene Arbeitspreise im Wochenverlauf (Tageswerte) für negative MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 53: Mittlerer Arbeitspreis in Abhängigkeit vom Stunden-Leistungspreis für negative MRL inden einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 – Juni 2012)

Abbildung 54: Vorgehaltene und abgerufene negative MRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 55: Mittlere Abrufhöhe im Tagesverlauf (Viertel-Stunden-Werte) für negative MRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 56: Abrufgrad im Wochenverlauf (Tageswerte) für negative MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 57: Abrufgrad im Jahresverlauf (Jahreszeit-Werte) für negative MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 58: Absolute und relative Abrufhäufigkeit für negative MRL in Abhängigkeit vom Arbeitspreis (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 59: Gegenüberstellung der gebotenen Leistungspreise für positive und negative MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 60: Gegenüberstellung der gebotenen Arbeitspreise für positive und negative MRL in den einzelnen Zeitscheiben (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 61: Abrufgrad im Jahresverlauf (Monatswerte) für positive und negative MRL (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 62: Absolute und relative Abrufhäufigkeit für positive und negative MRL in Abhängigkeit vom Arbeitspreis (Juli 2011 - Juni 2012)

Abbildung 63: Biogasanlagenentwicklung in Deutschland (FNR 2012a)

Abbildung 64: Schema einer landwirtschaftlichen Biogasanlage (FNR 2011a: 22)

Abbildung 65: Wertschöpfungskette Biogas (BNetzA 2012: 13)

Abbildung 66: Biogas-Blockheizkraftwerk mit Gas-Otto-Motor

Abbildung 67: Kalt- und Warmstart eines Mikro-BHKW (Roon et al. 2008: 6)

Abbildung 68: Schaltschrank eines Biogas-BHKW nach Installation des Informationssystems

Abbildung 69: Beispiel für ein Tragluftfoliendach (Novatech 2012a)

Abbildung 70: Beispiele für freistehenden Doppelmembran-Speicher (links, OSMO 2012) und Folienkissenspeicher (rechts, ohne Einhausung, AGROTEL 2012)

Abbildung 71: Beispiele für stationäre (links, Simon 2012) und mobile (rechts, DAS-IB 2012) Gasfackeln

Abbildung 72: Beispiele für einen Pufferspeicher: schematische Darstellung (links, Citrin Solar 2012) und 150-m3-Pufferspeicher (rechts, Novatech 2012b)

Abbildung 73: Basiskostenfunktion für Warmwasserspeicher (IUTA 2002: VII. 17)

Abbildung...

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