Wirtschaftlichkeitsszenarien von Speichermöglichkeiten als Grundlage für Geschäftsmodelle von Energieversorgern

Inhaltsverzeichnis

1 Zusammenfassung

2 Einführung

3 Aktueller Stand des Strommarktes und der erneuerbaren Energien in Deutschland

3.1 Derzeitige Stände des Strommarktes nach der Liberalisierung

3.2 Perspektive des Strommarktes unter Berücksichtigung der energiepolitischen Zielsetzung

3.3 Arten der zu bewertenden erneuerbaren Energien

3.4 Stromnetz, Netzengpässe und Netzentwicklung

4 Technische Möglichkeiten der Energie-speicherung

4.1 Speichertechnologien

4.1.1 Pumpspeicherkraftwerke (PSW) (Pumped Hydro PH)

4.1.2 Druckluftspeicher

4.1.3 Natrium-Schwefel-Batterien

4.1.4 Bleibatterie

4.1.5 Redox-Flow-Batterien

4.1.6 Hybrid-Flow- Batterien

4.1.7 Kapazitive (Sensible) Wärmespeicher

4.1.8 Chemische Speicher für Wasserstoff

4.1.9 Lithium-Eisenphosphat

4.1.10 Elektrolyse

4.2 Zukünftige Speichertechnologien

4.2.1 Hybridkraftwerke

4.2.2 Moderne Druckluftspeicher

4.2.3 Moderne supraleitende magnetische Energiespeicher

5 Wirtschaftliche Perspektiven der Anwendung der Speichertechnologie

5.1 EEG - Erneuerbare Energie Gesetz

5.2 Analyse der aktuellen Strompreise

5.2.1 Börsenpreise

5.2.2 Vergütungssätze nach EEG

5.3 Szenarien zur Entwicklung des wirtschaftlichen Potenzials bei Anwendung der Speichertechnologie

6 Das Modell

6.1 Annahmen des Modells

6.2 Beschreibungen des Modelles

6.3 Parameterbestimmungen

7 Auswertung der Ergebnisse

7.1 Speicher Möglichkeiten (Modell Ergebnisse)

7.2 Gasspeicherung (Power to Gas)

7.2.1 Batterie

7.3 Bestimmung der Wirtschaftlichkeitsgrenze zur Stromspeicherung

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht die wirtschaftliche Rentabilität von Energiespeichersystemen, um fluktuierende Strommengen aus erneuerbaren Quellen effizienter nutzbar zu machen. Im Fokus steht dabei die Forschungsfrage, wie die Kopplung von Speichern mit Wind- oder Solarenergie gestaltet werden kann, um in Zeiten schwankender Börsenstrompreise eine ökonomisch sinnvolle Geschäftsbasis für Energieversorger zu bilden.

• Wirtschaftlichkeitsanalyse von Power-to-Gas-Systemen in Kombination mit Windenergie.
• Untersuchung von PV-Batteriespeichersystemen für private Haushalte.
• Modellierung von Stromeinspeisung und -ausspeicherung anhand historischer Spotmarkt-Preise.
• Bewertung verschiedener Speichertechnologien (chemisch, elektrisch, mechanisch) hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Eignung.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Zusammenfassung: Diese Arbeit analysiert die Wirtschaftlichkeit von Energiespeicherszenarien, um fluktuierende Strommengen aus erneuerbaren Energien durch Power-to-Gas-Systeme oder private PV-Batteriespeicher zu optimieren.

2 Einführung: Der Einstieg beleuchtet die Rolle der Energiespeicherung zur Erreichung der Klimaziele und zur Stabilisierung der Stromnetze bei zunehmendem Anteil volatiler Energiequellen wie Wind und Sonne.

3 Aktueller Stand des Strommarktes und der erneuerbaren Energien in Deutschland: Es wird die Entwicklung des Strommarktes nach der Liberalisierung sowie die politische Relevanz der Klimaziele und der Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland beschrieben.

4 Technische Möglichkeiten der Energie-speicherung: Dieses Kapitel bietet einen detaillierten Überblick über existierende und zukünftige Speichertechnologien, von Pumpspeicherkraftwerken bis hin zu modernen supraleitenden magnetischen Energiespeichern.

5 Wirtschaftliche Perspektiven der Anwendung der Speichertechnologie: Hier werden die Rahmenbedingungen wie das EEG, die Analyse von Börsenstrompreisen sowie verschiedene Vergütungsmodelle für erneuerbare Energien erörtert.

6 Das Modell: Die methodische Grundlage der Arbeit wird vorgestellt, insbesondere die Annahmen und Beschreibungen der entwickelten Excel-Modelle zur Simulation von Speicherszenarien.

7 Auswertung der Ergebnisse: Die Ergebnisse der Simulationen für Gasspeicherung und Batteriespeicher werden präsentiert und die Wirtschaftlichkeitsgrenzen der betrachteten Speichertechnologien bestimmt.

Schlüsselwörter

Energiespeicherung, Erneuerbare Energien, Power to Gas, PV-Batterie, Strommarkt, Wirtschaftlichkeit, Börsenstrompreis, EEG, Pumpspeicherkraftwerke, Netzstabilität, Modellierung, Energiewende, Stromnetz, Lastmanagement, Investitionsrechnung.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der ökonomischen Bewertung von Speichermöglichkeiten für Strom aus erneuerbaren Energien, um diesen in einem liberalisierten Markt wirtschaftlich nutzbar zu machen.

Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?

Zu den zentralen Themen gehören technische Speicherkonzepte (Batterien, Wasserstoff), regulatorische Aspekte wie das EEG sowie die ökonomische Modellierung von Strompreis-Spreads.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Ziel ist es zu ermitteln, unter welchen Bedingungen Investitionen in Speichertechnologien (wie Wind-Wasserstoff-Kopplung oder PV-Speicher) für Betreiber profitabel sind.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Es wird ein quantitatives Simulationsmodell in Excel erstellt, das auf Basis historischer Spotmarkt-Daten für Strom (2007–2011) Wirtschaftlichkeitsszenarien für zukünftige Zeiträume berechnet.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in eine Bestandsaufnahme des Strommarktes, eine technische Evaluierung von Speichertechnologien und eine detaillierte finanzmathematische Analyse zweier Anwendungsfälle.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Energiespeicherung, Power to Gas, PV-Batterie, Strommarkt, Wirtschaftlichkeit, Börsenstrompreis, EEG und Netzstabilität.

Wie schneidet die untersuchte PV-Batterie wirtschaftlich ab?

Die Simulation zeigt für die untersuchte Konfiguration im Haushalt einen negativen Kapitalwert, da die Rentabilität primär vom Eigenverbrauch und nicht von der Netzeinspeisung abhängt.

Welches Fazit zieht der Autor zur Wasserstoff-Speicherung?

Investitionen in den Bereich "Power to Gas" werden als langfristig rentabel eingestuft, sofern die technischen Wirkungsgrade weiter optimiert und die Kosten gesenkt werden.