Happy Power Hour II
Aktivierung von Flexibilitätsoptionen mittelständischer Industrieunternehmen anhand dynamischer Stromtarife zur Verringerung von Energiebezugskosten und Verbesserung der Integration erneuerbarer Energien in das Energiesystem.
Im Zuge der Energiewende nimmt die Bedeutung der Flexibilität im deutschen Energieversorgungsnetz immer weiter zu. Bisher wird die benötigte Flexibilität meist durch die Erzeugerseite gedeckt, die Verbraucherseite hingegen wird nahezu vernachlässigt. Das Forschungsprojekt „Happy Power Hour II" hat das Ziel, Flexibilitätsoptionen mittelständischer Industrieunternehmen durch dynamische Stromtarife zu aktivieren und somit die Energiebezugskosten zu verringern und einen Beitrag der Verbraucherseite am Gelingen der Energiewende zu ermöglichen.
Aufgrund des erfolgreichen Voranschreitens der Energiewende und des damit zusammenhängenden steigenden Ausbaus erneuerbarer Energien mit volatiler Einspeisecharakteristik wächst die Notwendigkeit, die Verbrauchsseite an das Einspeiseverhalten der erneuerbaren Energien anzupassen. Viele Industrieprozesse bieten in Hinsicht ihrer zeitlichen Positionierung im Tages-, Wochen- oder sogar Monatsverlauf ein Flexibilitäts- bzw. Lastverschiebungspotential. Zurzeit bleibt dieses Potential allerdings ungenutzt, weil für die Industrieunternehmen der Wert der elektrischen Energie zu jeden Zeitpunkt gleich ist. Dies liegt daran, dass die meisten Industrieunternehmen üblicherweise ihre Energiemengen in langfristigen Energieversorgungsverträgen mit statischen Strompreisen sichern.
Strom ist aber nicht zu jedem Zeitpunkt gleich viel wert. Der Strompreis ergibt sich aus Angebot und Nachfrage. Hierbei ist zu beachten, dass das Einspeise-Dargebot der erneuerbaren Energien die Angebotsseite teils stark beeinflusst. An der Strombörse EPEXSpot in Paris ist zu Zeiten hoher Einspeisung durch die volatilen Einspeiser der Strompreis relativ günstig und kann sogar in Ausnahmefällen negativ werden. Zu Zeiten niedriger Einspeisung der erneuerbaren Energien steigt hingegen der Strompreis.
Abbildung 1 zeigt die Preisverläufe einer beispielhaften Woche aus dem Jahr 2016 der Day-Ahead-Auktion sowie des minimalen und maximalen Preises des kontinuierlichen Intraday-Handels. Hierbei ist zu beachten, dass die Day-Ahead-Auktion immer einen Tag vor Strombelieferungszeitpunkt im Voraus stattfindet. Der kontinuierliche Stromhandel hingegen beginnt erst nach Beendigung der Day-Ahead-Auktion um 15:00 Uhr des Belieferungsvortages und endet erst 30 Minuten vor Strombelieferung. Durch den kontinuierlichen Intraday-Handel kommt es zu einer untertägigen teilweise sehr kurzfristigen Preisentwicklung für die jeweiligen Belieferungszeiträume. Die Preisschwankungen des kontinuierlichen Intraday-Handels entstehen u.a. durch das aushandeln von Prognoseabweichungen der Erneuerbaren Energieerzeugern und unplanmäßigen Kraftwerksausfällen. Dies führt dazu, dass sich der Wert des Stromes für die unterschiedlichen Strombelieferungszeiträume untertägig teils sehr stark variieren kann.
Der Wert des Produktes „Strom“ hängt demnach zum einen davon ab, über welche Handelsplattform sich mit diesem eingedeckt wird und zum anderen, zu welchem Zeitpunkt dies geschieht. Durch geschickte Handelsstrategien in Kombination mit geeigneten flexiblen Lasten können die verschiedenen Vorteile der unterschiedlichen Handelsplattformen ohne Risiko miteinander kombiniert werden.
Ziel des Forschungsprojekts „Happy Power Hour II“ ist die Entwicklung und Konzeptionierung eins dynamischen Stromtarifs, welcher die Strompreisschwankungen der Strombörse an den Industriestromkunden weitergibt. Hierbei sollen alle Handelsplattformen der Strombörse EPEXSpot berücksichtig werden. Durch die Einführung von dynamischen Stromtarifen soll erreicht werden, dass zum einen die Industriekunden durch den automatisierten Einsatz ihrer bisher ungenutzten Flexibilitätspotentiale ihre Strombezugskosten reduzieren können. Auf der anderen Seite kann durch die Weitergabe der Preissignale eines dynamischen Stromtarifs die Verbraucherseite zu einem systemdienlichen Verhalten angeregt werden. Zu Zeiten günstigen Stroms herrscht ein ausreichendes Angebot an Strom, flexible Verbraucher sollten ihren Strombezug erhöhen, zu Zeiten hohen Stromkosten herrscht eine Stromknappheit, flexible Verbraucher sollten zu diesen Zeiten ihre Lasten möglichst reduzieren. Durch die Berücksichtigung des kontinuierlichen Intraday-Handels kann die Verbraucherseite zusätzlich auf Prognoseabweichungen der erneuerbaren Energien reagieren und die Last dementsprechend untertägig verschieben. Hierdurch kann eine plötzlich auftretende Energieflaute vermieden werden. Ein Vorteil eines dynamischen Stromtarifs ist, dass dieser lediglich durch die Preissignale den Anreiz gibt, Last zu verschieben. Die Entscheidung ob und wieviel Last verschoben wird, liegt in jedem Fall immer beim Industrieunternehmen.
Durch das Forschungsprojekt „Happy Power Hour II“ profitieren nicht nur die einzelnen Industriekunden durch Kostenoptimierung und der dadurch resultierenden Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit sondern durch die bessere Integration der erneuerbaren Energien auch die gesamte Volkswirtschaft.
Im Folgenden wird das Vorgehen des Forschungsprojekts kurz vorgestellt:
Phase 1: Konzeptionierung eines dynamischen Stromtarifs
In der ersten Phase des Forschungsprojekts muss die Begrifflichkeit der Flexibilität definiert und bewertet werden. Die Bewertung der Flexibilität eines Industrieprozesses soll hierbei monetär erfolgen. Für die monetäre Bewertung müssen realistische Handelsstrategien, welche einen möglichst hohen Wert unter Berücksichtigung aller Restriktionen einer Flexibilität generieren, entwickelt werden. Durch eine hohe Anzahl an zu bewertenden Industrieprozessen und dessen Ergebnisse werden unterschiedliche Faktoren einer Flexibilität, welche Einfluss auf den Wert dieser hat, herausgearbeitet und in einer Quick-Check-Analyse zusammengefasst. Mithilfe der Quick-Check-Analyse soll es im Anschluss möglich sein, die Flexibilität eines Industrieprozesses schnell zu bewerten bzw. die passende Handelsstrategie für den jeweiligen Prozess herauszufinden.
Stellen sich gewisse Prozesstypen als besonders geeignet für einen dynamischen Stromtarif heraus, so werden diese in unterschiedliche Cluster zusammengeführt.
Phase 2: Technische Umsetzung eines dynamischen Stromtarifs
Nachdem ein Prozess als geeignet für einen dynamischen Stromtarif bewertet ist, muss das Flexibilitäts- bzw. Lastverschiebungspotential aktiviert werden. Da die Preissignale des dynamischen Stromtarifs vollautomatisiert zwischen dem Energiehändler und dem Industrieunternehmen bzw. dessen Industrieprozessen übertragen werden müssen, ist hierfür eine geeignete standardisierte Automatisierungs- bzw. Fernwirktechnik zu konzeptionieren. Diese Automatisierungstechnik muss in der Lage sein, unterschiedlichste Prozesssignale unterschiedlichster Industrieprozesse aufzunehmen und diese zu einem einheitlichen Standard zusammen zu fassen. Außerdem muss die Fernwirktechnik alle in der Energiewirtschaft üblichen Sicherheitsstandards erfüllen.
Phase 3: Praxistauglichkeit eines dynamischen Stromtarifs
In der dritten und letzten Phase ist zu untersuchen, wie praxistauglich die konzeptionierten Stromtarife letztendlich sind. Hierbei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Kundenakzeptanz und der Ergebnisse des Feldtests.
Forschungskonsortium:
Das Forschungskonsortium besteht aus dem Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik der Bergischen Universität Wuppertal, WSW Energie & Wasser AG, NetSystem Netzwerk- und Systemtechnik GmbH, Neue Effizienz – Bergische Gesellschaft für Ressourceneffizienz mbH sowie Collaborating Centre on Sustainable Consumption and Production GmbH.
Ansprechpartner:
| Jan Meese Tel.: 0202/439 1946 E-Mail: meese(at)uni-wuppertal.de | Benedikt Dahlmann Tel.: 0202/439 1014 E-Mail: benedikt.dahlmann(at)uni-wuppertal.de |