Energiewirtschaftliche Perspektiven dezentraler Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, resp. virtueller Regelkraftwerke innerhalb eines klimaverträglichen Stromsystems

Vor dem Hintergrund der Beschlüsse von Meseberg 2007 und der dort formulierten Ziele der Bundesregierung hat die Arbeitsgemeinschaft für Sparsamen und Umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. (ASUE) die IZES gGmbH beauftragt, eine wissenschaftliche Studie zu diesem Thema, in erster Linie aus energiewirtschaftlicher Sicht, zu erarbeiten.


Die Themenstellung umfasst folgende Punkte:

  • Ausarbeitung einer Potentialanalyse für dezentrale KWK-Anlagen in Deutschland bis 2020
  • Untersuchungen bezüglich der technischen Voraussetzungen und Chancen für die Verbreitung dezentraler KWK-Anlagen
  • Energiewirtschaftliche Bewertung der dezentralen KWK in einem klimaverträglichen Stromsystem
  • Untersuchungen ausgewählter Geschäftsmodelle mit dezentralen KWK-Anlagen unter der Berücksichtigung deren Auswirkungen auf die beteiligten Akteure im Strommarkt
  • Weiterentwicklung der Rahmenbedingungen zur Unterstützung einer stärkeren Verbreitung dezentraler KWK-Anlagen


Ergebnisse der Studie

Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits mehrere marktreife dezentrale KWK-Technologien existieren und dass die am stärksten verbreitete und entwickelte Technologie (Gas-BHKWs) bei entsprechender Auslastung wirtschaftlich betrieben werden kann. Eine umfassende Potentialanalyse kommt zu dem Ergebnis, dass für Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 50 kWel die jährliche Zubaurate von rund 20 MWel im Jahr 2010 auf etwas über 70 MWel im Jahr 2020 ansteigen wird. Für Anlagen innerhalb der Leistungsklasse > 50kWel ≤ 2 MWel konnte für den gleichen Zeitraum ein Ausbaupotential von etwa 370 MWel pro Jahr abgeschätzt werden.

Im Hinblick auf die Netzintegration (Strom und Gas) des prognostizierten Zubaus in beiden Leistungsklassen kommt die Untersuchung zu unterschiedlichen Ergebnissen. Die Integration von Anlagen im Leistungsbereich ≤ 50 kWel wird grundsätzlich ohne Komplikationen sein. Bei Leistungen zwischen 50 kWel und 2 MWel müssen zusätzliche Lastflussrechnungen durchgeführt werden, um Netzengpässe zu identifizieren. Für die Optimierung des Angbotes-/ Nachfrageausgleichs in Verteilernetzen sowie die Entlastung von Leitungen und Einspeiseknoten erweist sich der Schritt zu einem Smart Grid als immer notwendiger.

Der geringe Anteil der KWK-Anlagen am gesamten Erdgasverbrauch in Deutschland erlaubt die Aussage, dass die Gasnetzkapazitäten auch in der Zukunft ausreichen, um KWK-Anlagen im Leistungsbereich bis 2 MWel mit Erdgas zu versorgen. Virtuelle Kraftwerke (VK) erschließen neue Vermarktungswege wie z.B. Lastverteilung zur Deckung von Stromspitzen, Bereitstellung von Regelenergie oder die Bilanzkreisbewirtschaftung. Auch wenn sich der Markt für Virtuelle Kraftwerke erst in der Entwicklung befindet, verspricht er ein hohes Potential. Dank einer flexiblen und bedarfsorientierten Erzeugung eignen sich die KWK-Anlagen hervorragend für die Integration in VK.

Die energiewirtschaftliche Bewertung der dezentralen KWK als Bestandteil eines klimaverträglichen Stromsystems hat gezeigt, dass eine marktorientierte Residuallastdeckung durch KWK-Anlagen ökologischer ist als durch den bestehenden Kraftwerkspark und eine parallele Wärmeerzeugung in Gaskesseln. Durch den Einsatz der KWK-Anlagen können Primärenergieeinsparungen zwischen 25% - 33% und CO2-Einsparungen zwischen 6% und 16% erreicht werden. Dabei stellt die Variante mit einem größeren BHKW (> 2 MWel) sowohl das ökologische als auch das ökonomische Optimum dar.

Die Analyse der gegenwärtigen Rahmenbedingungen hat gezeigt, dass eine verstärkte Verbreitung dezentraler KWK-Anlagen hauptsächlich durch unflexible Mechanismen in der Förderung behindert wird. Demnach sollten die gesetzlichen Rahmenbedingungen entsprechend modifiziert und angepasst werden.

 

Laufzeit: 
07/2010 bis 03/2011