Zukunftsszenarien im Stromnetz Erkenntnisse aus dem Projekt MONA Anika Regett, Andreas Zeiselmair

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1 Zukunftsszenarien im Stromnetz Erkenntnisse aus dem Projekt MONA 2030 Anika Regett, Andreas Zeiselmair 1

2 Agenda 1 Warum Szenarien für die Bewertung netzoptimierender Maßnahmen (NoM)? 2 Was verbirgt sich hinter den MONA-Szenarien? 3 Wie fließen die MONA-Szenarien in die Netzsimulationen ein? 4 Was sind die wesentlichen Erkenntnisse aus dem MONA-Szenarioprozess? 2

3 3 1. Warum Szenarien für die Bewertung Netzoptimierender Maßnahmen (NoM)?

4 1. Motivation Netzszenarien: Mehr als die Entwicklung von Erzeugung und Verbrauch Notwendigkeit eines systematischen Szenario-Prozesses zur Berücksichtigung der Vielzahl an Einflussfaktoren auf die Stromnetze 4

5 5 2. Was verbirgt sich hinter den MONA-Szenarien?

6 2. MONA-Szenarien der sechsstufige Szenarioprozess Untersuchung des Themenumfeldes 1 Identifikation potenzieller Einflussfaktoren Szenario-Entwicklung Untersuchung der Wirkzusammenhänge der Einflussfaktoren Auswahl von Schlüsselfaktoren und Bestimmung von Störfaktoren Festlegung geeigneter Deskriptoren mit Entwicklungspfaden Bildung von Rohszenarien 6 Erarbeitung der MONA-Szenarien Aufbereitung der Szenario-Daten für die Bewertung der NoM 6

7 2. MONA-Szenarien Übersicht über die 5 Szenarien Referenz Zentral Verteilnetz Prosumenten Das Referenzszenario bildet aktuelle politische und regulatorische Rahmenbedingungen ab. Der Einfluss der Netzbetreiber bleibt auf dem aktuellen Stand. Das Referenzszenario stellt daher die Basis für den Vergleich und die Interpretation der anderen Szenarien dar. Elektromobilität und Effizienzsteigerung gemäß politischen Zielen Anteil PV-Großanlagen nach Ausschreibungsverfahren Mittlere Marktdurchdringung von Hausspeichern Keine ansteuerbaren NoM auf Haushaltsebene Standard-Variante: Mittlerer EE-Ausbau, Power 2 Heat-Durchdringung, Brennstoff- & CO 2 -Preissteigerung Klimaschutz-Variante: Erhöhter EE-Ausbau, Power 2 Heat-Durchdringung, Brennstoff- & CO 2 -Preissteigerung Konservativ 7

8 2. MONA-Szenarien Übersicht über die 5 Szenarien Referenz Zentral Im zentralen Szenario steigt der Einfluss der Übertragungsnetzbetreiber, so dass der gezielte Ausbau Erneuerbarer Energien möglich wird. Die nutzbaren Flexibilitätsoptionen auf Haushaltsebene sind weiterhin gering und können von den Verteilnetzbetreibern nicht zur Netzentlastung eingesetzt werden. Tendenz zu Eigenverbrauchsoptimierung Einfluss ÜNB Verteilnetz Dezentralisierungsgrad Akzeptanz für Großprojekte Prosumenten Tendenz zu PV-Kleinanlagen Gezielter netzentlastender EE-Ausbau Konservativ Marktdurchdringung Hausspeicher Netzdienstleistungen durch Verbraucher und Kleinanlagen Einfluss VNB Akzeptanz für Datenbereitstellung und geändertes Nutzerverhalten 8

9 2. MONA-Szenarien Übersicht über die 5 Szenarien Referenz Zentral Im dezentral orientierten Verteilnetz-Szenario steigt der Einfluss der Verteilnetzbetreiber sowie die Ansteuerungsmöglichkeiten auf Haushaltsebene. Auf Haushaltsebene stehen daher eine Vielzahl an Flexibilitätsoptionen zur Netzstabilisierung zur Verfügung. Tendenz zu Eigenverbrauchsoptimierung Einfluss ÜNB Verteilnetz Dezentralisierungsgrad Akzeptanz für Großprojekte Prosumenten Tendenz zu PV-Kleinanlagen Gezielter netzentlastender EE-Ausbau Konservativ Marktdurchdringung Hausspeicher Netzdienstleistungen durch Verbraucher und Kleinanlagen Einfluss VNB Akzeptanz für Datenbereitstellung und geändertes Nutzerverhalten 9

10 2. MONA-Szenarien Übersicht über die 5 Szenarien Referenz Zentral Im dezentral orientierten Prosumenten-Szenario bleibt der Einfluss der Netzbetreiber gleich, da eine Ansteuerung auf Haushaltsebene von den Prosumenten nicht erwünscht ist. Auf Haushaltsebene steht zwar eine Vielzahl an Technologien zur Verfügung, diese werden jedoch eigenverbrauchsoptimiert und nicht zur Netzstabilisierung eingesetzt. Tendenz zu Eigenverbrauchsoptimierung Einfluss ÜNB Verteilnetz Dezentralisierungsgrad Akzeptanz für Großprojekte Prosumenten Tendenz zu PV-Kleinanlagen Gezielter netzentlastender EE-Ausbau Konservativ Marktdurchdringung Hausspeicher Netzdienstleistungen durch Verbraucher und Kleinanlagen Einfluss VNB Akzeptanz für Datenbereitstellung und geändertes Nutzerverhalten 10

11 2. MONA-Szenarien Übersicht über die 5 Szenarien Referenz Zentral Im konservativen Szenario ist ein verlangsamtes Wirtschaftswachstum zu beobachten und die politischen Ziele der Energiewende im Hinblick auf Erneuerbare Energien, Energieeffizienz und Elektromobilität werden nach unten angepasst. Der niedrige Markthochlauf von Technologien auf Haushaltsebene sowie die fehlende Akzeptanz für externe Eingriff führt zu geringen Einflussmöglichkeiten der Netzbetreiber. Verteilnetz Verlangsamtes Wirtschaftswachstum Politische Ziele hinsichtlich EE-Ausbau, Effizienz und Elektromobilität werden nach unten angepasst CO 2 - und Brennstoffpreise stagnieren Gleichbleibender Einfluss der Netzbetreiber Keine ansteuerbaren NoM auf Haushaltsebene Prosumenten Konservativ 11

12 2. MONA-Szenarien Anteil der erneuerbaren Erzeugung am Verbrauch EE Anteil am Bruttostromverbrauch 100 % MONA Szenarien 80 % Historische Entwicklung Ziele der Bundesregierung 60 % 40 % 20 % FfE BMWi-33 MONA-Szenarien_eV_ % Jahr Die MONA-Szenarien bilden einen breiten Korridor von Erneuerbaren Energien ab. Für die Bewertung von NoM im Verteilnetz sind insbesondere Szenarien mit einer hohen Durchdringung von Erneuerbaren Energien von Interesse. 12

13 13 3. Wie fließen die MONA-Szenarien in die Netzsimulationen ein?

14 3. Modellierung Schnittstellen zu Simulationsmodellen auf Übertragungs- und Verteilnetzebene Referenz Verfügbare Netzoptimierende Maßnahmen auf ÜN-Ebene Übertragungsnetz (ÜN) Zentral Verteilnetz Erzeugung und Verbrauch je Netzknoten und Netzebene Prosumenten Typnetze Einzellastgänge Verteilnetz (VN) Basisnetz-Topologien Konservativ Verfügbare Netzoptimierende Maßnahmen auf VN-Ebene 14

15 3. Modellierung Regionalisierung der Szenarien im FfE- Regionalisierten-Energiesystem-Modell (FREM) Statistikdaten Zensus EEG - Anlagentypen Wetter Datenformate csv, xls, xml, grib Geodaten Dig. Landschaftsmodell Administrative Grenzen OpenStreetMap Datenformate shp, tiff, png, bmp Referenz Zentral Verteilnetz Prosumenten Konservativ MONA Szenarien FREM SQL, Python Thematische Schemata Projektschemata Geodatenschemata Rasterschemata Szenarienschemata Id Beschreibung Ausbaustufe SQL-Code 1 Szenario 1: Wind SELECT * FROM 2 Id Energieträger Landkreis Wert 1 Wind München 2 Solar Modellentwicklung / Szenariendefinition Verbrauch Erzeugung Energie Leistung Lastgang Leistungsgang 15

16 3. Modellierung Gegenüberstellung der Energiedichte der Wind (onshore)-pfade im Jahr 2030 Niedriger Ausbau Hoher Ausbau 16

17 3. Modellierung Einfluss der Szenarien auf die Netzsimulationen in der Niederspannung Referenz Erzeugungsstruktur Zentral Verteilnetz Prosumenten Szenario-Einflüsse Verbrauchsstruktur Verfügbarkeit der NoM Konservativ 17

18 18 4. Was sind die wesentlichen Erkenntnisse aus dem MONA-Szenarioprozess?

19 Die TOP 4 der MONA-Szenarien 1 Ein transparenter Szenario-Prozess hat gezeigt, dass mithilfe von fünf Szenarien eine differenzierte Bewertung von NoM möglich ist. 2 Das Potenzial von NoM wird stark durch den regulatorischen Rahmen sowie die resultierenden Einflussmöglichkeiten der Akteure bestimmt. 3 Für die Bewertung von NoM ist eine regionalisierte Darstellung von Erzeugung und Verbrauch entscheidend. 4 Weitere maßgebliche Faktoren sind das Erreichen der Energiewende-Ziele, der Digitalisierungsgrad, die gesellschaftliche Akzeptanz und die Brennstoff- und CO 2 -Preisentwicklung. 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Anika Regett, M.Sc. +49 (89) Andreas Zeiselmair, M.Sc. +49 (89) Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 20

21 Literatur Regett, A.; Zeiselmair, A.; Wachinger, K.; Heller, C.: Merit Order Netz-Ausbau Teil 1: Szenario-Analyse (Abschlussbericht). München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v., 2017 Regett, A.; Wachinger, K.; Zeiselmair, A.: Schlüsselfaktoren für den Einsatz netzoptimierender Maßnahmen - Zwischen Transparenz und Komplexität in: BWK Ausgabe 12/2015, S Düsseldorf: Verein Deutscher Ingenieure (VDI), 2015 Regett, A.; Zeiselmair, A.; Samweber, F.: MONA-Szenarien: Mehr als die Entwicklung von Erzeugung und Verbrauch - Entscheidende Faktoren für die Zukunft der Stromnetze in: BWK Ausgabe 11/2016, S Düsseldorf: Verein Deutscher Ingenieure (VDI),