Trends in der deutschen Energiespeicher-Branche Bundesverband Energiespeicher Energy Storage Seminar Tokyo 17. September 2015 Heiko M. Stutzinger, Stv. Schatzmeister BVES

Übersicht Vorstellung des BVES Strom-Erzeugungsstruktur und implementierte Speichertechnologien German Energiewende – Status Quo Aktuelle Situation der Energiespeicher Regulatorischer und politischer Rahmen Präqualifikationsanforderungen für Speichertechnologien Aktuelle Rahmenbedingungen der Branche KfW-Programm Sicherheitsleitfaden für Lithium-Ionen Hausspeicher Zusammenfassung Bundesverband Energiespeicher e.V.

Der Bundesverband Energiespeicher e.V. Der Bundesverband Energiespeicher (BVES) vertritt die Interessen von Unternehmen aus verschiedensten Branchen, die das gemeinsame Ziel der Entwicklung und Vermarktung von Energiespeichern in den Bereichen Strom, Wärme und Mobilität verfolgen. Energiewende = Stromwende + Wärmewende + Mobilitätswende Als technologieoffener Industrie-Verband vertritt der BVES die Interessen der Speicherbranche gegenüber Politik, Verwaltung, Wissenschaft und Öffentlichkeit und unterstützt seine Mitglieder mit gezielter Öffentlichkeitsarbeit.  Lobbyverband Einleitend einige Worte zum Verband. Wir vertreten die gesamte Branche technologieneutral, alle Technologien bei uns vereint. Mobilitäts- und Wärmewende dürfen im Kontext der Energiewende auf keinen Fall vergessen werden Bundesverband Energiespeicher e.V.

Branchenübergreifend aufgestellt: Unsere Mitglieder (Auszug) Gesamte Bandbreite, global Players, Mittelstand und kleine Start-Ups, alle Technologien und auch Brücke zur Forschung geschlagen Bundesverband Energiespeicher e.V.

Weltweit gut aufgestellt: Unsere Kooperationspartner Bundesverband Energiespeicher e.V.

Die Kernthesen des BVES bilden das Fundament unserer Kommunikation 4. Forderungen des BVES 6 Die Kernthesen des BVES bilden das Fundament unserer Kommunikation THESE 1: Die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende ist nur mit Speichertechnologien möglich THESE 2: Energiespeicher haben einen großen volkswirtschaftlichen Nutzen THESE 3: Die Schaffung passender Marktbedingungen für Speicher ist dringend geboten THESE 4: Eine Verzögerung politischer Entscheidungen gefährdet den Erfolg der Energiewende Bundesverband Energiespeicher e.V.

2. Strom-Erzeugungsstruktur und implementierte Speichertechnologien Bundesverband Energiespeicher e.V.

Strommix in Deutschland 2014 Quelle: ZSW, BDEW Bundesverband Energiespeicher e.V.

Mix der Erneuerbaren in Deutschland 2014 Bundesverband Energiespeicher e.V.

Speicher bieten… Solange unser Netz nicht „perfekt“ ist, können dezentrale Speicher durch verschiedene Systemdienstleistungen wie Peak-Shaving Bereitstellung von Regelenergie Erhöhung des Eigenverbrauchs Umwandlung von Strom zu Wärme/Kälte zur Spannungs- und Frequenzhaltung beitragen und somit lokale Überlastungen vermeiden. EE sind lokal, und die Probleme im Netz sind LOKAL, deshalb müssen wir sie DEZENTRAL lösen! Hier auch die klare Unterscheidung: NETZ löst räumliche Distanzen, SPEICHER löst zeitliche Ausgleich Ein perfektes Netz (Kupferplatte) braucht keine Speicher, aber das haben wir nicht! Bundesverband Energiespeicher e.V.

Leuchtturmprojekte WEMAG Batteriespeicher: 5 MWh-Batteriespeicher zum kurzfristigen Ausgleich von Netzschwankungen durch Sonnen- und Windenergie, kommerziell rentabel ab Inbetriebnahme durch Teilnahme am Primärregelenergiemarkt E.ON P2G-Anlage: 2MW Power-to-Gas Anlage von der E.ON zur Einspeisung von überschüssigem Windstrom ins Erdgasnetz MVV/ads-tec Strombank Batteriespeicher: 116 kWh Batteriespeicher als Quartierspeicher zur effizienten Nutzung von Strom aus lokaler Erzeugung („Ein Girokonto für erneuerbare Energie“) Projekte, die am Markt agieren: Feldheim (weiterer Batteriespeicher mit Windpark von der Energiequelle GmbH) kann laut eigener Aussage mit 5 MWh für die Stabilisierung des Netzes beim ÜNB 2500 E pro Woche erwirtschaften…… MVV Strombank den Batteriespeicher hat ads-tec geliefert Bundesverband Energiespeicher e.V.

3. German Energiewende – Status Quo Bundesverband Energiespeicher e.V.

Deutschlands Ziele der Energiewende CO2: - 40% bis 2020 - 80% bis 2050 Erneuerbare: 35% bis 2020 80% bis 2050 Maßnahmen: massiver Ausbau der Erneuerbaren und der Netze Probleme: Steigender Widerstand gegen den Netzausbau und gegen Windparks in der Nachbarschaft Bundesverband Energiespeicher e.V.

Aktuelle Situation der Energiewende 29% des Energiebedarfs werden bereits aus erneuerbaren Quellen gedeckt, in manchen Regionen bis zu 80% oder sogar 100-120%. Das Netz kann die zunehmende Menge an fluktuierenden erneuerbaren Energien nicht mehr aufnehmen. Die Lösung sind bereits heute Speicher, die auf allen Ebenen flexibel, kostengünstig und dezentral Dienstleistungen zur Systemsicherheit bereitstellen. Bundesverband Energiespeicher e.V.

4. Aktuelle Situation der Energiespeicher Bundesverband Energiespeicher e.V.

Aktuelle Situation der Energiespeicher Energiewende bottom-up Es gibt keine klaren gesetzlichen Rahmenbedingungen Plan der Regierung: 1. Netzausbau 2. Demand Side Management 3. Energiespeicher(2050) Es gibt immer mehr Projekte im regionalen Energiemarkt Es gibt immer mehr PV Anlagen und kleine Hausspeicher Bundesverband Energiespeicher e.V.

Aktuelle Situation der Energiespeicher Hindernisse Energiespeicher werden als Letztverbraucher eingestuft und als solche mit doppelten Abgaben belastet Stromspeicher sowie ihre Marktrolle sind nicht klar definiert Die Aufgaben und Befugnisse der Netzbetreiber sind nicht eindeutig geklärt Präqualifizierung Es geht um Anlagengröße (Zulassung nur ab 2MW und keine Bewertung mehr im Verbund, jede einzelne Anlage muss diese Kriterien erfüllen, was für kleine Batterien bisher im Verbund machbar war, einzeln jedoch nicht)), Batterie muss mittleren Ladestand haben bei TN am Regelenergiemarkt, Doppelhöckertest, statt 2 x 15 Min. jetzt 2 x 30 Minuten-Einheit, wo sie konstant permanent laden/entladen muss, das heißt, die braucht viel mehr Kapazität, um das leisten zu können. Außerdem werden die Anträge oft verschleppt und damit Projekte nicht an den Markt gelassen Die Reichweite von §118 Abs.6 EnWG (Netzentgeltbefreiung) ist nicht klar definiert, sind Speicher befreit? Sollten Sie, aber KWK Umlage usw fällt trotzdem an, auch hier unklare Definition….. Bundesverband Energiespeicher e.V.

Aktuelle Situation der Energiespeicher Präqualifizierung von Batteriespeichern für den Regelenergiemarkt Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) erstellen die „Regeln“, wer in ihrem Netz agieren darf Speichern droht durch neue Präqualifizierungs-Kriterien Benachteiligung Sonderregelungen für Batterien = Verstoß gegen Technologieneutralität Konkrete Projekte werden verzögert/verhindert Bestehende Anlagen werden vom Regelenergiemarkt ferngehalten Investitionsentscheidungen werden verschoben oder Investitionen komplett verhindert Es geht um Anlagengröße (Zulassung nur ab 2MW und keine Bewertung mehr im Verbund, jede einzelne Anlage muss diese Kriterien erfüllen, was für kleine Batterien bisher im Verbund machbar war, einzeln jedoch nicht)), Batterie muss mittleren Ladestand haben bei TN am Regelenergiemarkt, Doppelhöckertest, statt 2 x 15 Min. jetzt 2 x 30 Minuten-Einheit, wo sie konstant permanent laden/entladen muss, das heißt, die braucht viel mehr Kapazität, um das leisten zu können. Außerdem werden die Anträge oft verschleppt und damit Projekte nicht an den Markt gelassen Die Reichweite von §118 Abs.6 EnWG (Netzentgeltbefreiung) ist nicht klar definiert, sind Speicher befreit? Sollten Sie, aber KWK Umlage usw fällt trotzdem an, auch hier unklare Definition….. Bundesverband Energiespeicher e.V.

Aktuelle Situation der Energiespeicher Präqualifizierung von Batteriespeichern für den Regelenergiemarkt Strommarktdesign: Bundesregierung will Flexibilisierung Flexiblisierungsoptionen sind insb. Netze, Demand Side Management und Speicher Flexibilisierungsoptionen sollen nebeneinander und gleichwertig agieren Dann: Level playing field herstellen und Rechtssicherheit schaffen Derzeit: ÜNB ist gleichzeitig Regelgeber und Regelanwender Es geht um Anlagengröße (Zulassung nur ab 2MW und keine Bewertung mehr im Verbund, jede einzelne Anlage muss diese Kriterien erfüllen, was für kleine Batterien bisher im Verbund machbar war, einzeln jedoch nicht)), Batterie muss mittleren Ladestand haben bei TN am Regelenergiemarkt, Doppelhöckertest, statt 2 x 15 Min. jetzt 2 x 30 Minuten-Einheit, wo sie konstant permanent laden/entladen muss, das heißt, die braucht viel mehr Kapazität, um das leisten zu können. Außerdem werden die Anträge oft verschleppt und damit Projekte nicht an den Markt gelassen Die Reichweite von §118 Abs.6 EnWG (Netzentgeltbefreiung) ist nicht klar definiert, sind Speicher befreit? Sollten Sie, aber KWK Umlage usw fällt trotzdem an, auch hier unklare Definition….. Bundesverband Energiespeicher e.V.

Aktuelle Situation der Energiespeicher TODOS Bundesregierung will Flexibilisierung Klärung der Präqualifikations-Anforderungen = aktueller Flaschenhals, Projekte in den Markt zu bringen Objektiv einheitliche Standards für alle Technologien notwendig Überprüfbare, transparente, diskriminierungsfreie Verfahren Bundesverband Energiespeicher e.V.

Zentrale politische Forderungen: Faire Marktbedingungen für Speicher als Schlüsseltechnologie für ein dezentrales zukunftsfähiges Energiesystem Bundesverband Energiespeicher e.V.

5. Aktuelle Rahmenbedingungen der Branche Bundesverband Energiespeicher e.V.

KfW Förderprogramm - Erneuerbare Energien Speicher Unterstützt Nutzung von stationären Batteriespeichersystemen in Verbindung mit PV-Anlage Zinsgünstige Darlehen der KfW, Tilgungszuschüsse vom BMWi Stand 30.06.2014: 1969 unterstützte Maßnahmen/Fördervolumen i.H.v. 33 Mio. €, (2013 gesamt: 2529 Maßnahmen/Fördervolumen i.H.v. 43 Mio.€) Ziel: Programm soll die Markt- und Technologieentwicklung von Batteriespeichersystemen anregen – Bessere Integration von PV in Stromnetz Bundesverband Energiespeicher e.V. | Sitz: Berlin, Amtsgericht Charlottenburg VR 32260 B

KfW Förderprogramm – mögliche Risiken Koppelung an 60% Einspeiseleistung, dynamisch Bsp. Sommerferien: Speicher geladen, 40% Einspeisevergütung gehen verloren Bindung an Zeitwertgarantie von 7 Jahren Danach trägt Kunde das Risiko und verliert auch ohne funktionierenden Speicher 40% der Einspeisevergütung bis PV-Anlage abgeschrieben ist  Vergleich mit Garantieleistungen der Speicherhersteller! Bundesverband Energiespeicher e.V. | Sitz: Berlin, Amtsgericht Charlottenburg VR 32260 B

Standards: Sicherheitsleitfaden für Lithium-Ionen Hausspeicher Verbände-Allianz: + CETECOM, KIT, TÜV Rheinland, VDE, ZVEI Ziel: Verbesserung der Sicherheit beim Einsatz von Speichersystemen in Wohngebäuden Empfehlung für die Branche für Herstellung und Betrieb von Batteriespeichersystemen auf Lithium-Ionen-Basis Insgesamt 41 Schutzziele für ein „Eigensicheres Batteriespeichersystem“,  selbst bei einem Fehler (z.B. in der Schutztechnik) darf kein unsicherer Zustand auftreten Bundesverband Energiespeicher e.V. | Sitz: Berlin, Amtsgericht Charlottenburg VR 32260 B

6. Zusammenfassung Bundesverband Energiespeicher e.V.

Speicher in Deutschland Speicher als Flexibilisierungsoption neben Netzausbau und Lastmanagement „angekommen“ Energiewende „bottom-up“ Durch steigenden EE-Ausbau und steigendem Widerstand ggü. Netzausbau  immer mehr dezentrale Projekte Regionale Speicher Verbundprojekte / Quartierspeicher Boom der Hausspeicher in Kombination mit Aufdach-PV ( KfW) Vernetzung der Anwendungen im Haushalt (Blockheizkraftwerke, Speicherheizung, Wärmepumpe) Bundesverband Energiespeicher e.V.

Zentrale politische Forderungen des BVES Diskriminierungsfreien Zugang für Speicher zu allen Marktsegmenten Marktorientierte und technologieneutrale Rahmenbedingungen, die Anreize für Investitionen in neue Technologien, Innovationen und Geschäftsmodelle setzen Klare und transparente Regeln für die Präqualifizierung einheitliche Standards, überprüfbare, transparente und diskriminierungsfreie Verfahren Definition der Marktrolle von Speichern Festlegung der Abgabenlast für Energiespeicher (Reichweite von § 118 Abs. 6 EnWG) Diskriminierungsfreier Marktzugang – Rahmenbedingungen, die Anreize für Inv. Schaffen – Transpar. Regeln f- Präqualifizierung – Klare Definition der Marktrolle – Klärung der Abgabenlast = Reichweite von § 118 Abs. 6 EnWG (Konzessionsabgaben, KWK-, Offshore- und Abschaltbare Lasten-Umlage, Abgaben nach StromNEV) Bundesverband Energiespeicher e.V.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bundesverband Energiespeicher e.V. Oranienburger Straße 15 10178 Berlin Telefon: 030 – 54 610 630 Fax: 030 – 54 610 639 www.bves.de Bundesverband Energiespeicher e.V.

Backup Bundesverband Energiespeicher e.V.

Fähigkeiten von Speichern Stabilisierung des Energiesystems: Netzsicherheit, Netzentlastung Preisdämpfung am Strommarkt durch den Ausgleich von Überangebot und Knappheit Versorgungssicherheit: Alternative zu fossilen Rohstoffreserven, Reduzierung von Importabhängigkeit Effizienzsteigerung: Erhöhung des Nutzungsgrads von EE-Anlagen und Nutzung der Überschüsse Bindeglied zur Vernetzung verschiedener Energiesektoren: Wärme, Strom, Treibstoff Speicher sind bereits heute eine Säule der Versorgungssicherheit für Strom und Wärme. Bundesverband Energiespeicher e.V.

Energiespeicher - Definition Bundesverband Energiespeicher e.V.

Definition „Energiespeicher“ Was ist ein Energiespeicher? Ein Energiespeicher kann Energie aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeben. Der Speicherprozess besteht prinzipiell aus drei Schritten: Dem Laden, dem eigentlichen Speichern und dem Entladen. Nach dem Entladen kann ein Energiespeicher erneut geladen werden. Was wird gespeichert? Die Energieform (Elektrizität, Wärme, Kälte, mechanische Energie, chemische Energie), die ein Energiespeicher aufnimmt, wird in der Regel auch wieder abgegeben. Allerdings wird häufig die geladene Energieform zur Speicherung in eine andere umgewandelt (z.B. Pumpspeicherwerk, Batterie). Zum Entladen wird sie dann wieder in der ursprünglichen Form bereitgestellt, oder in manchen Ausprägungen auch in der Form der Speicherung bereitgestellt, z.B. Power-to-Gas oder Power-to-Heat. Versch. Formen der Energie werden gespeichert und auch in dieser Form wieder abgegeben. Es gibt auch die Fälle, bei denen Strom in eine andere umgewandelt wird (PSW) und dann wieder als Strom zurückfließt oder auch in dieser anderen Form belassen wird (P2G) Bundesverband Energiespeicher e.V.

Energiespeicher - Technologien Bundesverband Energiespeicher e.V.

Technologien Speicherung elektrischer Energie Speicherung elektro-chemischer Energie Speicherung mechanischer Energie Speicherung elektrischer Energie Super-conducting Magnetic Energy Storage (SMES) Super-Kondensatoren Lithium-Ionen Batterien Natrium-Sulfid Batterien (NaS-Cells) Blei-Säure Batterien Redox-Flow Batterien Pumpspeicherwerke Druckluftspeicher(CAES) Schwungräder Die elektrischen sind superselten in der Anwendung und somit nicht relevant, sie bewegen sich im Millisekunden-Bereich, kleiner Nischenbereich Speicherung chemischer Energie, hier nicht mit auf der Folie, wie P2G, Methanisierung Bundesverband Energiespeicher e.V.

Technologien Thermische Energiespeicher Speicherung sensibler Wärme Speicherung latenter Wärme Thermo-chemische Energiespeicherung Warmwasser-Speicher Erdwärmesonden u.Ä. (Underground Thermal Energy Storage, UTES) Makro- / Mikro-verkapselte Phasen- Wechsel-Materialien (PCM), Slurries Adsorptions- (Zeolith) und Absorptions-Speicher (LiCl) Thermo-chemische Materialien (TCM) Thermische Energiespeicher © ZAE Bayern © ZAE Bayern Sensible Wärme: einfach nur erwärmen oder kühlen PCM: erwärmen oder kühlen mit Phasenwechsel, Wechsel des Aggregatszustandes (z.B. Wasser zu Eis, Wasser zu Dampf). Im Phasenwechsel steckt sehr viel Energie (Umwandlungsenergie), die man nicht fühlt, deshalb „latent“ TCM: noch größere Speicherdichte (Energie pro Volumen bzw. Masse), z.B. der MobS © ZAE Bayern Bundesverband Energiespeicher e.V.

Energiespeicher-Technologien Vergleich: Energiespeicher-Technologien Storage technology Storage Mechanism Power Capacity Storage Period Density Efficiency Lifetime Cost MW MWh time kWh/ton kWh/m3 % # cycles $/kW $/kWh ¢/kWh- delivered Lithium Ion (Li Ion) Electro- chemical < 1,7 < 22 day - month 84 - 160 190 - 375 0,89 - 0,98 2960 - 5440 1230 - 3770 620 - 2760 17 - 102 Sodium Sulfur (NAS) battery 1 - 60 7 - 450 day 99 - 150 156 - 255 0,75 - 0,86 1620 - 4500 260 - 2560 210 - 920 9 - 55 Lead Acid battery 0.1 - 30 < 30 22 - 34 25 - 65 0,65 - 0,85 160 - 1060 350 - 850 130 - 1100 21 - 102 Redox/Flow battery < 7 < 10 18 - 28 21 - 34 0,72 - 0,85 1510 - 2780 650 - 2730 120 - 1600 5 - 88 Compressed air energy storage (CAES) Mechanical 2 - 300 14 - 2050 - 2 - 7 at 20 - 80 bar 0,4 - 0,75 8620 - 17100 15 - 2050 30 - 100 2 - 35 Pumped hydro energy storage (PHES) 450 - 2500 8000 - 190000 0,27 at 100m 0,27 at 100m 0,63 - 0,85 12800 - 33000 540 - 2790 40 - 160 0,1 - 18 Hydrogen Chemical varies indefinite 34000 2,7 - 160 at 1 - 700 bar 0,22 - 0,50 1 384 - 1408 25 - 64 Methane 16000 10 at 1 bar 0,24 - 0,42 16 - 44 Sensible storage - Water Thermal < 100 hour - year 10 - 50 < 60 0,5 -0,9 ~5000 0,1- 13 0,01 Phase change materials (PCM) hour - week 50 - 150 < 120 0,75 - 0,9 13 - 65 1,3 - 6 Thermochemical storage (TCS) < 1 120 -250 120 - 250 0,8 - 1 ~3500 10 - 130 1 - 5 Was will uns diese Folie sagen? Breiter Überblick der für sich selbst betrachtet nichts aussagt. Viel Fleißarbeit, aber wenig brauchbare Info  BITTE NICHT ANSCHAUEN  Bundesverband Energiespeicher e.V.

Energiespeicher - Anwendungen Bundesverband Energiespeicher e.V.

Energiespeicher für die Energiewende Integration Erneuerbarer Energien Steigerung der Energieeffizienz Integration Erneuerbarer Elektrizität Netzstabilität Frequenzregelung Spannungshaltung Leistungsausgleich/SRL Netzausgleich (Energie) positive/negative Regelenergie Peak Shaving Eigenverbrauch, Inselbetrieb,… Demand Side Integration Verschiebbare Last Sicherheit, Back-up… Integration Solarer Wärme Solarthermische Kraftwerke Solare Prozesswärme Solarthermie für Heizung/ Warmwasser… Industrielle Prozesse Abwärmenutzung Rekuperation mechanischer Energie Gebäude Heiz- und Kühlbedarf Tag/Nacht-Ausgleich Sommer/Winter-Ausgleich Elektrizitätserzeugung Fossile Kraftwerke Kraft-Wärme-Kopplung … Mobilität Antrieb Heizung / Klimatisierung MESSAGE: Jede Technologie hat ihre Anwendung Farbliche Zuordnung EES Electrical Energy Storage, TES Thermal ES, CES Chemical ES EES – TES – EES/TES/CES Bundesverband Energiespeicher e.V.

Das heißt… Wichtig: Die gesamte Effizienzkette muss berücksichtigt werden! Die benötigte Endenergie spielt bei der Wahl der Speichertechnologie eine Rolle! Das geeignetste Speicherverfahren sollte für die tatsächliche Anwendung identifiziert werden! Betrachtung der ges. Effizienzkette als Ganzes Anwendung muss in Einklang mit Effizienz und Bedarf stehen Bundesverband Energiespeicher e.V.

…und wo im Netz? Zentrale Speicher Pumpspeicher Wasserstofferzeugung Druckluftspeicher Dezentrale (große) Speicher Blei-Akkumulatoren NaS Batterien Redox-Flow Batterien Dezentrale (elektr.) Speicher Lithium-Ionen-Batterie Blei-Akkumulatoren NiMh-, NiCd Batterien Speicher können gesamte Bandbreite des Netzes bedienen. Ü-Netz Verteilnetz Niederspannungsnetz Dezentrale (therm.) Speicher Wärmepumpen + Thermische Speicher KWK/KWKK + Thermische Speicher Bundesverband Energiespeicher e.V.