Die Energieversorgung Sylt GmbH (EVS) plante im Rahmen der Dekarbonisierung ihrer Fernwärmeerzeugung den Einsatz eines Elektrodenkessels. Vor einer weiteren Planung sollte untersucht werden, ob sich dieser wirtschaftlich und technisch sinnvoll in das bestehende Fernwärmesystem integrieren lässt. Dazu wurden verschiedene Möglichkeiten der strommarktdienlichen Einbindung bewertet, um eine belastbare Entscheidungsgrundlage für einen langfristig wirtschaftlichen Betrieb zu schaffen.
Ausgangssituation und Ziel der Untersuchung
Die Energieversorgung Sylt GmbH (EVS) verfolgt das Ziel, ihre Fernwärmeerzeugung schrittweise zu dekarbonisieren. Ein wesentlicher Baustein ist der geplante Einsatz eines 5-MW-Elektrodenkessels, der elektrische Energie in Wärme umwandelt und in das Fernwärmenetz einspeist („Sektorenkopplung„). Als flexibel einsetzbare Erzeugungsanlage kann er insbesondere dann Wärme bereitstellen, wenn Strom günstig verfügbar ist oder zusätzliche Erlöspotenziale durch die Teilnahme an Strom- und Flexibilitätsmärkten entstehen. Damit unterstützt der Elektrodenkessel die Integration erneuerbarer Energien und leistet einen Beitrag zur zukünftigen klimafreundlichen Wärmeversorgung der Insel.
Für den wirtschaftlichen Erfolg eines solchen Systems ist jedoch nicht allein die Anlagentechnik entscheidend. Ebenso wichtig ist die Frage, wie sich der Elektrodenkessel wirtschaftlich betreiben lässt. Dafür sollte er sich in bestehende Strommärkte integrieren lassen, um Erlös-beziehungsweise Einsparpotenziale daraus zu nutzen.
Vor diesem Hintergrund wurden Averdung Ingenieure & Berater beauftragt, zu untersuchen, welche Betriebsstrategien unter den technischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen sinnvoll sind. Besondere Bedeutung kam dabei den spezifischen Bedingungen der Inselversorgung zu, denn die Stromversorgung Sylts erfolgt über ein Seekabel, dessen Kapazität eine wichtige Randbedingung für die zukünftige Betriebsweise des Elektrodenkessels darstellt.
Aufgabe
Averdung analysierte im Rahmen des Projekts verschiedene Optionen für den marktdienlichen Betrieb des Elektrodenkessels und bewertete diese wirtschaftlich. Untersucht wurden insbesondere:
- die Teilnahme am Regelenergie- und Regelleistungsmarkt,
- der kostenoptimierte Strombezug über den EPEX-Spotmarkt,
- die Nutzung gemäß §13k EnWG („Nutzen statt Abregeln“),
- die Kombination des Elektrodenkessels mit Photovoltaikanlagen zur Eigenstromnutzung,
- sowie mögliche Kombinationen der einzelnen Betriebs- und Vermarktungsstrategien.
Ziel war die Entwicklung einer fundierten Empfehlung für einen wirtschaftlich tragfähigen und zugleich strommarktdienlichen Anlagenbetrieb.
Vorgehen von Averdung
Analyse von Marktmechanismen und Rahmenbedingungen
Für jede untersuchte Variante wurden die jeweiligen Teilnahmebedingungen, regulatorischen Anforderungen und wirtschaftlichen Rahmenfaktoren ermittelt. Dazu gehörte auch die Bewertung der Möglichkeiten nach §13k EnWG sowie der Vermarktung von Regelleistung und Regelarbeit.
Auf dieser Grundlage wurden Erlösprognosen für die einzelnen Optionen erstellt.
Energetische Simulation und Szenarienbetrachtung
Die ermittelten Markt- und Erlösdaten wurden in energetische Simulationen überführt. Dabei wurden unterschiedliche Szenarien für die zukünftige Entwicklung des Strombedarfs berücksichtigt.
Die Simulationen ermöglichten eine Bewertung der Auswirkungen verschiedener Betriebsweisen auf Energiebezug, Wirtschaftlichkeit und Investitionsbedarf.
Wirtschaftlichkeitsbewertung und Variantenvergleich
Auf Basis der Simulationsergebnisse wurden Investitionskostenschätzungen und Wirtschaftlichkeitsbewertungen für alle betrachteten Varianten erstellt. Ergänzend wurden verschiedene Kombinationen der untersuchten Optionen analysiert, um Synergien zwischen Strommarktteilnahme, Eigenstromnutzung und Wärmeerzeugung zu identifizieren.
Ergebnisse
Die Untersuchung zeigte deutliche Unterschiede zwischen den betrachteten Betriebsstrategien.
Die Nutzung des Elektrodenkessels nach §13k EnWG („Nutzen statt Abregeln“) erwies sich unter den zum Untersuchungszeitpunkt geltenden Rahmenbedingungen im betrachteten Szenario als wirtschaftlich nicht sinnvoll.
Demgegenüber wurden sowohl die Teilnahme am Regelenergie- und Regelleistungsmarkt in Kombination mit einem preisoptimierten Stromeinkauf über den EPEX-Spotmarkt als wirtschaftlich attraktive Optionen bewertet. Während die Vermarktung von Regelleistung und Regelarbeit zusätzliche Erlöspotenziale erschließt, ermöglicht der flexible Strombezug über den Spotmarkt eine kosteneffiziente Betriebsweise des Elektrodenkessels.
Auch die Kombination mit Photovoltaikanlagen zeigte Vorteile. Insbesondere die Eigenstromnutzung im Elektrodenkessel wirkt sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit aus. Gleichzeitig trägt sie dazu bei, die Auswirkungen der begrenzten Kapazität des Seekabels als zentralem Netzengpass der Inselversorgung zu reduzieren.
Leistungen
- Beratung zu Strommärkten
- Evaluierung von Einsatzmöglichkeiten eines E-Kessels im EVS-Netz
- Simulation des Netzes einschließlich Photovoltaik (PV)
Besonderheiten
- Fokus auf marktdienlichem Betrieb eines E-Kessels
- Betrachtung des §13k EnWG „Nutzen statt abregeln“
- Untersuchung von Bereitstellung von Regelenergie und -leistung
- Stromversorgung der Insel durch Seekabel als Engpass
Danke für das Beitragsbild: © pexels-gmheinlein-7916815