Smart Grids. Intelligente Technik für eine effiziente Integration erneuerbarer Energien

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1 Smart Grids Intelligente Technik für eine effiziente Integration erneuerbarer Energien

2 Auf einen Blick Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien stellt insbesondere für ländliche Verteilnetzbetreiber eine große Herausforderung dar. Unter dem Begriff Smart Grids werden Instrumente zusammengefasst, die mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien sowie moderner Regelungstechnik den Ausgleich von volatilem Energieangebot und Energienachfrage ermöglichen. Der große Vorteil intelligenter Netze gegenüber konventionellem Netzausbau liegt in der effizienteren Nutzung bestehender Kapazitäten. Intelligente Messtechnik schafft Transparenz, die insbesondere im Verteilnetz traditionell nicht vorhanden ist. Diese ist wiederum Voraussetzung für eine optimale Auslastung der bestehenden Infrastruktur einerseits und die Einführung eines intelligenten Einspeisemanagements andererseits. Im Rahmen eines intelligenten Einspeisemanagements können Netzbetreiber perspektivisch ihre Anschlusskapazität sskapazität verdoppeln, wenn sie bis zu fünf Prozent der möglichen Jahreseinspeisemenge einspeisemenge von Erneuerbare-Energien-Anlagen regeln können. Um intelligente Netze in der Praxis zu ermöglichen, gibt EWE folgende Empfehlungen für den rechtlich- politischen Rahmen: Der vorgesehene Rollout intelligenter Messsysteme sollte so ausgestaltet sein, dass er die Grundlage für ein intelligentes Verteilnetz bilden kann. Dazu zählt insbesondere, dass alle Erzeugungsanlagen sowohl Bestands- als auch Neuanlagen mit intelligenten Messsystemen ausgestattet werden. Verteilnetzbetreiber brauchen Zugriff auf netzbetriebsrelevante Daten. Die bestehende Abnahme- und Ausbauverpflichtung im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sollte dahingehend geändert werden, dass der Zwang zum Netzausbau nur dann greift, wenn nicht 95 Prozent der erzeugten Energie abgenommen werden. Bestandsanlagen sollte im Falle einer Abregelung im Zuge dieses intelligenten Einspeisemanagements eine Entschädigung zustehen, für Neuanlagen sollte dies nicht gelten. Der geringere Produktlebenszyklus von Informations- und Kommunikationstechnologien sollte in Form kürzerer Abschreibungszeiträume in der Stromnetzentgeltverordnung berücksichtigt werden. Der bestehende Zeitverzug bei der Kostenanerkennung muss auch für Verteilnetzbetreiber beseitigt werden. Im Benchmark der Anreizregulierung sollte ein Kriterium verankert werden, das abbildet, wie viele erneuerbare Energien ein Netzbetreiber integrieren kann. Ausgaben für Forschung und Entwicklung sollten zu 100 Prozent und ohne Einschränkung im Regu- lierungssystem anerkannt werden. 2

3 Ausgangssituation und Definition Die wachsende Einspeisung aus erneuerbaren Energien macht es zunehmend komplizierter, die ständige Balance zwischen erzeugtem und abgenommenem Strom im Netz zu halten: Gab es in der Vergangenheit nur eine fluktuierende Variable, nämlich den Verbrauch, auf dessen Schwankungen die Erzeugung an- gepasst wurde, ist nun auch die Einspeisung schwer kontrollier- und steuerbar geworden. In einem intelligenten Netz, auch bekannt als Smart Grid, werden Technologien eingesetzt, die diesen Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage zukünftig ermöglichen. Der Begriff Smart Grid bezeichnet hier einen Werkzeugkasten für Verteilnetzbetreiber, der verschiedene Instrumente enthält, die eine bessere Auslastung der bestehenden Infrastruktur ermöglichen. Ein intelligen- tes Gesamtsystem entsteht, wenn dem Smart Grid ein sogenannter Smart Market an die Seite gestellt wird, in dem der Ausgleich von Angebot und Nachfrage allein durch Marktinstrumente geregelt wird. Wie die Rollenaufteilung zwischen den beiden Berei- chen Markt und regulierter Netzbetrieb aussehen soll, muss noch geregelt werden. In diesem Papier soll es um die reinen Netzaspekte, also um das Smart Grid im wortwörtlichen Sinne gehen. Nutzen von Smart Grid Gerade ländliche Verteilnetzbetreiber mit hoher Netzeinspeisung volatiler erneuerbarer Energien profitieren vom Einsatz intelligenter Netzbetriebsmittel. Dieser Nutzen lässt sich anhand von drei Schritten erläutern: Monitoring bessere Netzauslastung optimale Netzdimensionierung. Über ein Monitoring wird Transparenz geschaffen. Diese ist wiederum Voraussetzung für den zweiten Schritt, die bestehenden Betriebsmittel besser einzusetzen und optimal auszulasten. Dadurch wird schließlich im letzten Schritt der ansonsten erforderliche konventionelle Netzausbau vermieden. Transparenz schaffen: Monitoring im Verteilnetz durch intelligente Messsysteme In ländlichen Verteilnetzen, in denen ein hoher Anteil erneuerbarer Energien auf geografisch weit verteilte Lasten trifft, können intelligente Messsysteme für das Monitoring des Netzes eingesetzt werden. Gerade die Niederspannungsebene wurde so dimensioniert, dass eine Überwachung bislang unnötig war. Mit Hilfe intelligenter Messsysteme können Netzbetreiber eiber den zukünftigen Herausforderungen begegnen und auch in der Niederspannungsebene große Effizienzpotenziale heben. Indem sie Transparenz über die Zustände des Netzes schaffen, ermöglichen Messsysteme eine bessere Auslastung der bestehenden Betriebsmittel. Für dieses Monitoring ist es wichtig, wesentliche Knotenpunkte im Netz mit intelligenter Messtechnik auszustatten. Der geplante Rollout intelligenter Messsysteme ist dafür optimal: Werden alle Kunden mit einem Jahresverbrauch von über Kilowattstunden mit Messsystemen ausgestattet, ergäbe dies ein repräsentatives und hilfreiches Bild der Energie- ströme im Netz. Mit Blick auf die Zukunft müssen alle Verbraucher mit Sonderverhalten, beispielsweise ab- schaltbare Lasten in der Niederspannungsebene nach 14a Energiewirtschaftsgesetz (EnWG), mit intelli- genten Messsystemen ausgestattet werden. Wesentliche Voraussetzung für das Monitoring ist aber nicht nur, sich ein Bild der Verbräuche machen zu können viel bedeutender ist es, die Einspeisung transparent zu machen. So treten in ländlichen Regionen Engpässe im Verteilnetz nicht durch zu hohen Verbrauch auf, denn genau dafür ist das Netz in der Vergangenheit dimensioniert worden. Vielmehr ist es die Einspeisung aus dezentralen Erneuerbare-Ener Energien-Anlagen, welche die Verteilnetze immer häufiger an die Grenzen ihrer Kapazitäten bringt. Daher sollten lten alle derzeit und zukünftig ans Verteilnetz angeschlossenen Erzeugungsanlagen mit entsprechender Messtechnik ausgestattet werden. 3

4 Bessere Auslastung bestehender Netzbetriebsmittel Erst wenn der Netzbetreiber kritische Netzzustände in Echtzeit sieht, kann er mit intelligenten Maßnahmen reagieren. Beispielhaft werden hier zwei Instrumente Trafoüberlastungsvorhersage Kommt es in einem Umspannwerkstransformator zu einer Überlastung durch Energieeinspeisung, werden die Erneuerbare-Energien-Anlagen in der Regel abgeschaltet. Im Nachgang ist gemäß gegenwärtiger Re- gelungen ein Netzausbau erforderlich. Kurzfristig andauernde Überlastungen sind für die Betriebsmittel Regelbare Ortsnetztrafos Der Spannungshaltung kommt in der Niederspan- nungsebene eine wichtige Rolle zu, denn meist sind es Spannungsbandverletzungen, die Netzausbau auslösen. Die Spannung wird zum Beispiel dann erhöht, wenn eine hohe Einspeisung von Photovoltaikanlagen vorliegt. Bedarfsgerecht mit Sensorik und Aktorik aus- gestattete Ortsnetztransformatoren können im Fall aufgeführt, die EWE NETZ einsetzt, um bestehende Netzbetriebsmittel an ihre Grenzen zu bringen: im Netz jedoch unkritisch. Mit Hilfe von intelligenter Messtechnik und Wetterprognosen könnte die Dauer von Überlastungen besser vorhergesagt werden. Als Folge müssen Erneuerbare-Energien-Anlagen seltener bzw. differenzierter abgeschaltet werden und konventioneller Netzausbau könnte vermieden werden. von Sollwertabweichungen automatisch auf den Solloder runtergeregelt werden. Gerade in ländlich ausgedehnten Netzen sind in der Regel zusätzliche Sensoren im Netz notwendig. Durch solch wert hoch- eine intelligente Spannungs- und Leistungsregelung steigt die Aufnahmekapazität des gesamten Netzes. Optimale Netzdimensionierung durch intelligentes Einspeisemanagement Der bestehende Rechts- und Regulierungsrahmen for- dert eine Worst-Case-Auslegung der Infrastruktur. Das bedeutet auch, dass der Netzbetreiber dafür Sorge zu tragen hat, dass zu jedem Zeitpunkt jede erzeugte Kilowattstunde Strom eingespeist werden kann, was wiederum dazu führt, dass die Infrastruktur für die meiste Zeit überdimensioniert ist. Zum Vergleich: Übertragen auf die Verkehrsinfrastruktur hieße das, dass ein Stau auf einer Autobahn sofort den Bau 5-Prozent-Ansatz Simulationsrechnungen von EWE NETZ haben ergeben, dass sich die Netzanschlusskapazität verdoppelt, wenn der Netzbetreiber anlagenscharf fünf Prozent der möglichen Jahreseinspeisemenge regeln darf. Unter dem Begriff der Regelung wird nicht nur das klassische Abschalten von Anlagen verstanden. Die betroffenen Strommengen können perspektivisch auch gespeichert oder von zugeschalteten Lasten verbraucht werden. Diese Regelung darf nicht pauschal, sondern muss lastflussabhängig erfolgen eingegriffen wird also nur dann, wenn mehr Energie zur Verfügung steht als gerade benötigt wird. Regionale Engpässe korrelieren nicht zwangsweise mit Strompreisen an der Börse. Primäres Ziel des Ansatzes kann einer weiteren Spur auslöst, auch wenn dieser Stau nur 5 Minuten im Jahr aufträte. Mit einer idealen Auslastung bestehender Netzbetriebsmittel, wie oben beispielhaft beschrieben, wird dieser volkswirtschaftlich überflüssige Netzausbau vermieden. Zusätzlich könnte der Einsatz eines intelligenten Einspeisemanagements noch mehr Netzausdaher nicht sein, negative Börsenpreise zu vermeiden, sondern eine bessere Auslastung regionaler Verteil- netze zu ermöglichen. Dafür müssen Anlagen im Niederspannungsnetz gezielt ansteuerbar sein. Zudem muss eine hohe Auf- lösung hinsichtlich der Leistungswertvorgabe möglich sein, also in kleinteiligeren Schritten als die im bisherigen Einspeisemanagement vorgesehenen Schritte von 0, 30, 60 oder 100 Prozent geregelt werden können. Das funktioniert nur, wenn alle ans Nie- derspannungsnetz aktuell und zukünftig angeschlossenen Einspeiseanlangen mit intelligenten Messsys- temen ausgestattet werden. bau vermeiden. 4

5 Bezifferung des volkswirtschaftlichen Nutzens intelligenter Betriebsmittel Die Deutsche Energieagentur dena hat in einer Unter- suchung über den Aus- und Umbaubedarf von Verteilnetzen in Deutschland festgestellt, dass je nach zugrunde liegendem Ausbauszenario erneuerbarer Energien diese Netze vor einem Investitionsbedarf von 28 bis 43 Milliarden Euro bis 2030 stehen. Die Studie kam auch zu dem Ergebnis, dass durch den Einsatz intelligenter Betriebsmittel dieser Investitions- bedarf um 48 Prozent gesenkt werden könnte. Mit intelligentem Einspeisemanagement nach dem 5-Prozent-Ansatz von EWE NETZ ließe sich die Netzanschlusskapazität im Netz von EWE nahezu verdoppeln. Dies haben interne Simulationsrechnungen ergeben. Inwieweit sich dieser Effekt in der Praxis tatsächlich einstellt und ob er auch auf andere Netze übertragbar ist, soll in einem Demonstrationsprojekt in der Praxis ermittelt werden. In der vom Bundes- wirtschaftsministerium initiierten Kosten-Nutzen Nutzen- Analyse über intelligente Zähler wird der volks- wirtschaftliche Wert des 5-Prozent-Ansatzes bis 2032 bundesweit mit 2,7 Milliarden Euro beziffert. Anforderungen an den politisch-regulatorischen Rahmen Rollout intelligenter Messsysteme und Zähler als Voraussetzung für intelligente Netze umsetzen Mit dem Rollout intelligenter Messsysteme sollte nicht nur die Grundlage für neue und interessante Tarif- und Feedback-Modelle, sondern auch für intelligente Netze geschaffen werden. Alle Verbrauchseinrichtungen ngen mit Sonderverhalten wie z.b. abschaltbare Lasten nach 14a EnWG sowie alle Erzeugungsanlagen, die direkt ins Verteilnetz einspeisen, sollten daher Pflichteinbaufälle für intelligente Messsysteme sein. Bei Haushalten sollte die bereits im EnWG definierte Grenze von Kilowattstunden Jahresverbrauch für die verpflichtende Nutzung intelligenter Messsysteme beibehalten werden. Netzbetreibern ist Zugriff auf die notwendigen netzdienlichen Daten zu gewährleisten. Intelligentes Einspeisemanagement im Erneuerbare-Energien Energien-Gesetz (EEG) oder im EnWG verankern Die Abnahme- und Ausbauverpflichtung im Er- neuerbare-energien-gesetz (EEG) sollte dahingehend geändert werden, dass der Zwang zum Netzausbau nur dann greift, wenn weniger als 95 Prozent der möglichen Einspeisemenge anlagen- scharf abgenommen werden. Eine Entschädigungszahlung ngszahlung sollte innerhalb dieser 5 Prozent nur für Betreiber von Erzeugungsanlagen im Bestand anfallen, bei Neuanlagen sollte die Regelung unentgeltlich geschehen. Geringeren Produktlebenszyklus von Informations- und Kommunikationstechnologien in der Regulie- rung abbilden Die smarten Instrumente basieren immer auf dem Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien, die derzeit noch teurer sind als konventionelle Netzbetriebsmittel und einen kürzeren Produktlebenszyklus aufweisen. Dem werden die im aktuellen Regulierungsregime vorgesehenen langen Abschreibungszeiträume nicht gerecht. Für intelligente Netzbetriebsmittel sollte die Stromnetzentgeltverordnung dementsprechend geeignete kürzere Abschreibungszeiträume vor- sehen. 5

6 Zeitverzug im Regulierungssystem beseitigen Bei Verteilnetzbetreibern können bis zu sieben Jahre vergehen, bis sich Investitionen in Erlösen widerspiegeln. Für Übertragungsnetzbetreiber sowie Investitionen in der Hochspannungsebene wurde dieser Zustand bereits entschärft, da hier den Netzbetreibern Investitionsmaßnahmen" gemäß 23 Anreizregulierungsverordnung zuge- standen werden. Da gerade ländliche Verteilnetzbetreiber die Lasten der Energiewende in Form von hohen Investitionen zur Integration der erneuerbaren Energien zu tragen haben, ist für sie dringend eine geeignete Lösung zu finden. Erneuerbare Energien im Effizienzbenchmark abbilden Damit Netzbetreiber mit hohem Anteil erneuerbarer Energien nicht im Effizienzbenchmark zurückfallen, sollte diesem im Benchmark der Anreizregulierung angemessen Rechnung getragen werden. Dies würde der Bedeutung der erneuerbaren Energien im Rahmen der Energiewende gerecht werden. Ausgaben für Forschung und Entwicklung vollständig in Regulierung anerkennen Damit der Smart-Grid-Instrumentenkasten erwei- tert werden kann, müssen Netzbetreiber in der Lage sein, Forschung und Entwicklung zu betreiben, und diese Kosten im Rahmen der Regu- lierung anerkannt bekommen. Die Novelle der Anreizregulierungsverordnung im Sommer 2013 hat die Möglichkeit geschaffen, 50 Prozent der Ausgaben für Forschung und Entwicklung anerkannt zu bekommen, wenn das Projekt mit öffentlichen Mitteln gefördert wurde. Diese Einschränkung stellt eine Diskriminierung der privaten Forschung dar: Es sollten 100 Prozent anerkannt werden, ohne die Voraussetzung, dass es sich um ein öffentlich gefördertes Projekt handelt. Kontakt: EWE Aktiengesellschaft Konzernkommunikation Tirpitzstraße Oldenburg Tel.: