Regionalisierte Ausbauprognose der Erneuerbaren Energien verdeutlicht die Notwendigkeit eines starken Übertragungsnetzes

Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch im Rahmen des Energiedialoges Bayern am 17.1.2015

Die Energiewende bedeutet einen umfassenden Wandel in der deutschen Energieversorgungsstruktur, welcher in der Gesellschaft und der Politik, wie zum Beispiel im dreimonatigen Bayrischen Energiedialog, an dem die Forschungsstelle für Energiewirtschaft teilgenommen hat, kontrovers diskutiert wird.

Der Standort der regenerativen Kraftwerke wird nicht mehr durch den Verbrauch bestimmt, sondern durch das Dargebot der Erneuerbaren Energien. Dies führt sukzessive zu einem Wandel in der räumlichen Verteilung von elektrischen Energieerzeugungsanlagen. In Deutschland lassen sich die Auswirkungen dieses Wandels insbesondere am Beispiel der Windkraft darstellen, die ein deutliches Nord-Süd-Gefälle aufweist.

Ausgangspunkt der Regionalisierung der Erneuerbaren Energien ist der sog. Szenariorahmen, der die Entwicklung des Stromsektors der nächsten 10 bis 20 Jahre in drei verschiedenen Szenarien enthält. Die Bundesnetzagentur hat hierzu am 19.12.2014 den genehmigten Szenariorahmen zum Netzentwicklungsplan Strom (NEP) und zum Offshore-Netzentwicklungsplan (O-NEP) 2025 vorgelegt. Zur Analyse des Standorts der zu bauenden Windkraftwerke hat die FfE eine fortgeschrittene Methodik zur Regionalisierung der Erneuerbaren Energien entwickelt.

Abb-1 Leistung-WindAbbildung 1:  Installierte Leistung Wind 2014 (links) und im Szenario B 2035 (rechts)

Der prognostizierte Ausbau im Bereich Wind Onshore erfolgt anlagenscharf anhand eines Modells, das zunächst Ausschlusskriterien von Flächen bestimmt. Ausgeschlossen sind somit Standorte, die zum Beispiel in Naturschutzgebieten oder nahe an Siedlungen liegen (im Rahmen des NEP 2025 wurde jedoch die neue 10 H Regelung in Bayern noch nicht berücksichtigt). Die verbleibenden Flächen gelten als vorrangig zu bebauende bzw. potenziell erschließbare Flächen und werden einer Zubauwahrscheinlichkeit zugewiesen. Die Zubauwahrscheinlichkeit für einen Standort hängt von einem Mindestertrag, Abwertungsfaktoren (z.B. Wald oder Naturpark) sowie davon ab, ob sich der Standort in vorrangig zu bebauenden oder in potenziell erschließbaren Flächen befindet.

Für die räumliche Bestimmung des Windenergieausbaus auf Basis der Langfristbetrachtung für das Jahr 2035 werden sämtliche Potenzialflächen solange mit Windenergieanlagen „befüllt“, bis die in den Szenarien prognostizierten bundesweiten Ausbauziele erreicht sind. Die durch Raumordnungsbehörden bereits ausgewiesenen Flächen werden dabei vorrangig erschlossen. Flächen, die aktuell noch nicht als Vorrang- und Eignungsgebiete ausgewiesen sind, werden in der Modellierung nachrangig über eine geringere Zubauwahrscheinlichkeit mit Windenergieanlagen bebaut.

Tabelle 1:  Kapazitäten des bayerischen Übertragungsnetzes (Stand 2014)

Tab-1 UebertragungsnetzDer fortschreitende Ausbau der Erneuerbaren Energien führt dazu, dass in den kommenden Jahren deutlich mehr Energie in immer größeren Entfernungen zu den Verbrauchern produziert wird – und die Leistung der Erneuerbaren Energien von meteorologischen Gegebenheiten und nicht mehr vom zu deckenden Bedarf abhängt. Für die Windkraft zeigt sich ein starkes Nord-Süd-Gefälle mit einer Konzentration in den vier nördlichsten Bundesländern. Für die Photovoltaik wird dagegen mit einem verstärkten Ausbau in Süd- und Westdeutschland gerechnet. Beide Energieträger sind durch eine volatile, zeitlich stark schwankende Erzeugung mit einem geringen Anteil an gesicherter Leistung charakterisiert. Die Erzeugung aus beiden Energieträgern führt jedoch zu keiner Ausgleichswirkung, da das Dargebot an Wind- und Solarenergie unabhängig voneinander ist.

Soll nun ein Großteil des deutschen Stromverbrauchs mit regenerativ erzeugtem Strom gedeckt werden, muss im Übertragungsnetz deutlich mehr Energie als bisher transportiert werden, um regionale Erzeugungsschwankungen auszugleichen. Erschwerend kommt hinzu, dass das bestehende Übertragungsnetz gerade zwischen Ost- und Süddeutschland nur geringe Übertragungskapazitäten aufweist.

Dieser Engpass zeigt sich bei einer Analyse der Redispatch-Maßnahmen zur Vermeidung kritischer Netzzustände im Jahr 2014. Derzeit werden größtenteils im Osten Deutschlands Kraftwerke heruntergefahren, während gleichzeitig Kraftwerke im Süden Deutschlands ihre Leistung erhöhen müssen, da die Übertragungsleitungen von Ost- nach Süddeutschland zu vielen Zeitpunkten bereits stark ausgelastet waren (vgl. Abbildung 2).

Abb-2 Redispatch KraftwerkeAbbildung 2:  Redispatch-Energie im Jahr 2014

Die dargestellten Aspekte zeigen, dass mit dem Umbau der Erzeugungsstruktur auch eine Anpassung der Netzstruktur zeitnah erfolgen muss.

→ Vortrag von Prof. Mauch beim Energiedialog Bayern am 17.01.2015  pdf-Symbol

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