Dialogforum Technologien für die Energiewende weltweit - Fokus Stromversorgung (Ergebnispapier).

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1 Dialogforum Technologien für die Energiewende weltweit - Fokus Stromversorgung (Ergebnispapier). Im Rahmen des Projekts Effiziente Energiesysteme hat die Deutsche Energie-Agentur (dena) am 27. Februar 2014 gemeinsam mit Vertretern der Energiewirtschaft und Herstellerunternehmen das Dialogforum Technologien für die Energiewende weltweit - Fokus Stromversorgung veranstaltet. Das vorliegende Papier fasst die Ergebnisse des Dialogforums zusammen. Die im Rahmen der Veranstaltung gezeigten Präsentationen können unter heruntergeladen werden. Motivation. Die Bundesregierung hat mit ihrem Energiekonzept ambitionierte Ziele für die Umgestaltung des deutschen Energiesystems formuliert. Unter anderem im Hinblick auf den Ausstieg aus der Kernenergie und den raschen Ausbau der erneuerbaren Energien nimmt Deutschland eine Vorreiterrolle ein. Die Umgestaltung der Stromversorgung ist jedoch kein nationales Phänomen, sondern vollzieht sich in unterschiedlicher Ausprägung in weiteren EU-Mitgliedsstaaten und weltweit. Hierbei stellt sich die Frage, inwieweit die im Zuge der deutschen Energiewende entwickelten Technologien auch international vermarktet werden können. Im Zentrum des durchgeführten Dialogforums standen daher die folgenden Leitfragen: Welche technologischen und systemtechnischen Entwicklungen hat die Energiewende in Deutschland hervorgebracht und welche Trends zeichnen sich ab? Welche Herausforderungen der Weiterentwicklung der Stromversorgung stellen sich in anderen Ländern? Inwieweit unterscheiden sich die Anforderungen an die erforderlichen Technologien? Welche Exportchancen ergeben sich für deutsche Unternehmen? Welche in Deutschland erprobten Technik- und Systemlösungen sind für die Auslandsmärkte interessant? Wie können die in Deutschland erprobten Technologien und Systeme für die Energiewende erfolgreich international vermarktet werden? Seite 1 von 5

2 1 Treiber für Technologieentwicklungen in der Stromversorgung 1.1 Energiewende in Deutschland Die Energiewende und die damit verbundene Transformation des Stromsystems haben in Deutschland einen hohen Innovationsdruck in allen Bereichen des Stromsystems ausgelöst. Im Erzeugungsbereich führte der durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) angereizte, kontinuierliche Ausbau u. a. von Windenergieanlagen (WEA) und Photovoltaik-Anlagen (PVA) zu Leistungsverbesserungen und einer deutlichen Abnahme der Kosten bei diesen Technologien. Die mit dem Ausbau verbundene Systemintegration der Stromerzeugung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien führt aber gleichzeitig zu neuen Anforderungen an die in allen Bereichen der Stromversorgung einzusetzenden Technologien: Um den steigenden Transportbedarf von Elektrizität u. a. von Nord- nach Süddeutschland zu bewältigen, ist auf Übertragungsnetzebene neben dem Netzausbau u. a. auch die Verstärkung der Netze durch den Einsatz von Hochtemperaturleiterseilen geplant. Es sollen darüber hinaus erstmals Gleichstromleitungen (HGÜ) innerhalb des vermaschten deutschen Drehstromnetzes eingesetzt werden, um eine effizientere Fernübertragung von Strom zu ermöglichen. Damit erfolgt die Weiterentwicklung des Übertragungsnetzes zu einer Hybridstruktur aus Gleich- und Wechselstromleitungen. Mit dem Netzanschluss von Offshore-Windparks werden neue HGÜ-Kabeltechnologien eingesetzt und erprobt. Die realisierte Spannungshöhe wurde durch entsprechende Weiterentwicklungen mit jedem durchgeführten Projekt weiter gesteigert. An Land kann die Teilverkabelung von Gleich- oder Wechselstromtrassen genutzt werden, um die Akzeptanz bei den Bürgern in sensiblen Gebieten zu steigern. Auf Verteilnetzebene führt v. a. die dezentrale Erzeugung zu neuen Herausforderungen. Es wird ein Ausbau bzw. eine Weiterentwicklung der Verteilnetze benötigt, wenn elektrische Grenzwerte und die thermische Belastbarkeit von Leitungen im Verteilnetz erreicht werden z. B. aufgrund des zunehmenden Anschlusses von EE-Anlagen auf untergelagerten Netzebenen. Probleme bei der Spannungshaltung sollen u. a. durch Spannungsregler und eine Weitbereichsregelung der Blindleistungsbereitstellung durch EE-Anlagen beherrschbar gemacht werden. Eine innovative Lösung stellt darüber hinaus der Einsatz regelbarer Ortsnetztransformatoren dar. Konventionelle Kraftwerke stehen währenddessen vor der Herausforderung, immer flexibler Leistung bereitstellen zu müssen, um die Deckung der durch die Einspeisung erneuerbarer Energien immer volatileren Residuallast zu ermöglichen. Bestehende Kraftwerke können durch Retrofitmaßnahmen für einen flexibleren Betrieb ertüchtigt werden, um niedrigere Mindestlasten, steilere Leistungsgradienten sowie häufigeres An- und Abfahren bewältigen zu können. Nicht zuletzt werden Lastverschiebungs- und Speicherkonzepte diskutiert und erforscht, um weitere Flexibilitäten im Stromsystem nutzbar zu machen. Seite 2 von 5

3 1.2 Anforderungen an Technologien weltweit. Die Vorträge und Diskussionen des Dialogforums zeigen, dass die Energiewende in Deutschland nicht der alleinige Treiber für Innovationen und Technologieentwicklungen im Strombereich ist. Erneuerbare Energien: Aufgrund der Kostensenkung bei PV-Modulen liegen in zahlreichen Ländern die PV-Erzeugungskosten bereits deutlich unterhalb der durchschnittlichen Strompreise für Endverbraucher. Hierzu gehören südeuropäische Länder wie Griechenland und Italien, aber auch Südafrika, Japan, Chile und der US-Bundesstaat Kalifornien. Als weiterer Treiber kommt hinzu, dass die Bedeutung des Wirtschaftszweigs der Erneuerbaren-Energien- Branche zunehmend auch international erkannt wird. So plant beispielsweise China einen starken PV- Ausbau, um die heimische Produktion von PV-Modulen zu stärken. In anderen Bereichen werden technische Innovationen im Ausland umgesetzt, bevor sie in Deutschland relevant werden. Für die Netzintegration von Windenergieanlagen sind außergewöhnliche Netztopologien (z. B. Inselnetze, lange Stichleitungen) ein Innovationstreiber, da hier Probleme und kritische Netzzustände deutlich eher als im eng vermaschten deutschen Stromnetz auftreten. Beispielsweise wurde eine Spannungsregelung durch Windenergieanlagen (WEA) in Australien schon 2001 und in Schottland 2005 gefordert. In Kanada müssen WEA seit 2009 einen Beitrag zur Massenträgheit des Systems leisten. Auch im Kabelbau gibt es außerhalb Deutschlands viele innovative Projekte. Dazu gehören Teilverkabelungsprojekte von Wechselstromleitungen in Italien, wie auch der Bau einer Nearshore-Gleichstromleitung in Großbritannien zur Entlastung des Übertragungsnetzes an Land. Verteilnetze: Ein Bericht der Organisation CIGRE (Conseil des Grands Reseaux Electriques) zur Aufnahmekapazität von Verteilnetzen für dezentrale Energieanlagen, dessen Ergebnisse auf dem dena-dialogforum präsentiert wurden, zeigt, dass die in Deutschland diskutierten Herausforderungen, wie z. B. die Einhaltung der thermischen Leistungsgrenzen, Spannungshaltung, Spannungsqualität oder Kurzschlussströme, mehrheitlich auch in anderen Ländern in ähnlicher Form von Bedeutung sind. Deutschland entwickelt aktuell technologische Lösungen im Bereich Smart Grids, die mit Blick auf die langfristig angestrebten, sehr hohen Anteile erneuerbarer Energien und auf Basis von Mess-, Regelungs- und Informationstechnik eine optimierte Steuerung von Erzeugungseinheiten, Speichern, Lastmanagement und Netzkapazitäten im Verteilnetz in den unterschiedlichen Erzeugungs- und Lastsituationen ermöglichen sollen. Andere Länder wählen dagegen pragmatische Ansätze, um die Komplexität zu begrenzen. Beispielsweise verbieten viele Länder eine Lastflussumkehr, d. h. eine den lokalen Verbrauch in einem Netzgebiet übersteigende Erzeugung, die zu einer Rückspeisung in überlagerte Netzebenen führen würde. Die Möglichkeit, größere Kapazitäten erneuerbarer Energien in das Netz zu integrieren, wird auf diese Weise limitiert. Konventionelle Kraftwerke: Strengere Umweltschutzauflagen bzw. Emissionsregelungen bewirken nicht nur in Europa, sondern z. B. auch in den USA, Südafrika, Indien und China einen erhöhten Innovationsdruck für konventionelle Kraftwerke. Seite 3 von 5

4 Insbesondere sind Lösungen für einen flexibleren Einsatz gefordert, aber auch Lösungen in Bezug auf die Steigerung des Wirkungsgrads, der Verfügbarkeit und Lebensdauer, die Begrenzung von Emissionen sowie Möglichkeiten zur CO 2 -Abscheidung und -speicherung. Technologische Entwicklungen zur Flexibilitätssteigerung sind dabei nicht nur hinsichtlich einer Anpassung an die volatile Einspeisung erneuerbarer Energien erforderlich, sondern z. B. auch durch den teils niedrigeren Gaspreis in den USA. Dort werden Gaskraftwerke zunehmend für die Grundlast eingesetzt und Kohlekraftwerke müssen entsprechend mittellastfähig gemacht werden. 2 Fazit. Um die Bezahlbarkeit der Energiewende zu gewährleisten, ist es wichtig, dass durch einen internationalen Einsatz die Entwicklungskosten für die benötigten neuen Technologien besser verteilt und die Herstellungskosten durch höhere Stückzahlen gesenkt werden können. Hierfür ist der Blick auf die internationalen Märkte entscheidend, um die dortigen Anforderungen und Trends zu verstehen sowie Technologieimpulse aufzunehmen. Dies kann für die Lösung hiesiger Problemstellungen genutzt werden und die Entwicklung von Lösungen unterstützen, die wiederum international eingesetzt werden können. Die Technologien erneuerbarer Energieerzeugung sind dabei nicht alleine entscheidend für den Erfolg der Energiewende. Es müssen auch Lösungen für deren Netzintegration sowie für die weitere Flexibilisierung und Steigerung der Energieeffizienz auf der Erzeugungs- und Nachfrageseite zur Verfügung stehen. Nur wenn es gelingt, im Ausland eine ausreichend große Nachfrage nach neuen Technologien zu generieren, werden höhere Stückzahlen erreicht, und es können über Lernkurveneffekte die Technologiekosten gesenkt werden. Die Diskussionen des Dialogforums haben gezeigt, dass aus den vielfältigen Forschungs- und Demonstrationsprojekten in Deutschland, beispielsweise im Bereich Smart Grid, noch keine Vermarktbarkeit von neuen technologischen Lösungen im Ausland erwächst. Netzbetreiber im Ausland können erst überzeugt werden, wenn Deutschland die Technologien auch tatsächlich selbst zur Anwendung bringt. Hierfür sollte u.a. angestrebt werden, die Planungsgrundsätze der Verteilnetzbetreiber für den Einsatz neuer Technologien weiterzuentwickeln, innerhalb Deutschlands zu standardisieren und international bekannt zu machen. Schaufensterprojekte werden darüber hinaus benötigt, um die Einsatzfähigkeit von Energiewende-Technologien zu belegen und dadurch die internationale Nachfrage nach diesen Technologien zu stärken. Nur wenn andere Länder von den Vorteilen der Energiewende überzeugt werden können, ist es möglich, entsprechend große Absatzmärkte zu schaffen und damit die Technologiekosten über Lernkurveneffekte schnell zu senken. Um den Export von deutschen Technologien zu fördern, führt das Bundeswirtschaftsministerium mit Unterstützung der dena die Exportinitiative Erneuerbare Energien durch. Ziel der Initiative ist es, kleinere und mittlere Unternehmen bei der Erschließung von Auslandsmärkten zu unterstützen und so einen Beitrag zum Klimaschutz und dem Ausbau der erneuerbaren Energien durch eine Verbreitung vorhandener Technologien zu leisten. Das Dialogforum unterstreicht den Bedarf der Durchführung derartiger Initiativen. Auf eine verstärkte Einbeziehung von Technologien für die Netzintegration erneuerbarer Energien sollte dabei im Weiteren geachtet werden. Seite 4 von 5

5 Hintergrund. Das Ergebnispapier wurde im Rahmen des Projekts Effiziente Energiesysteme und auf Basis des am 27. Februar 2014 durchgeführten dena-dialogforums Technologien für die Energiewende weltweit - Fokus Stromversorgung erstellt. Das Projekt Effiziente Energiesysteme - Information und Dialog für eine zukunftsfähige Energieversorgung ist eine Initiative der dena und wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Kooperationspartner des Projekts sind die ABB AG, die Capgemini Deutschland GmbH, die PRYSMIAN Kabel und Systeme GmbH, die RWE Deutschland AG und die TransnetBW GmbH. Weitere Informationen zum Projekt erhalten Sie unter Seite 5 von 5