Verteilnetze als tragende Säule der Energiewende

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1 Verteilnetze als tragende Säule der Energiewende Smart Grids und Virtuelle Kraftwerke 13. März 2014 Ludwig-Eckes-Festhalle, Nieder-Olm Rainer Stock Bereichsleiter Netzwirtschaft

2 Inhalt I. Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt II. Anreizregulierung trifft Energiewende III. Volatile Erzeugung sucht flexiblen Verbrauch IV. Intelligenz statt Kupfer V. Fazit 2 TITEL DER PRÄSENTATION Name Nachname XX.XX.2010

3 Das deutsche Stromnetz Netzebenen und Stromfluss» Stromerzeugung muss jederzeit dem Verbrauch entsprechen.» Optimales Zusammenspiel aller Komponenten und Netzebenen, Ziel: 3

4 Installierte Leistung Erneuerbarer Energien 4 Verteilnetze als Tagung tragende Dezentrale Säule der Energieerzeugung Energiewende Rainer Stock Stock

5 Verteilnetze als Schlüssel zur Integration der EE Aus- und Umbau der Übertragungsnetze km 77,6 GW [2010] Aus- und Umbau der Verteilnetze km 82,9 GW [2010] Integration der EE, Dezentralität km 172,4 GW Die Verteilnetze sind rund 50 mal länger als die Übertragungsnetze 97 % der Erzeugungsleistung der Erneuerbaren Energien sind an Verteilnetze angeschlossen und auch 97 % der Einspeisemengen aus Erneuerbaren Energien fließen direkt in die Verteilnetze Bis Ende 2010 war erstmals mehr Erzeugungskapazität an den Verteilnetzen angeschlossen als an den ÜN * Quelle: Stromkreislängen und angeschlossene Erzeugungsleistung aus Monitoringbericht 2013, BNetzA 5

6 Ausbau Erneuerbarer Energien Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt! Übertragungsnetzebene 2012: ~1,7 GW (aus 850 EE- Anlagen) 2024: ~13 GW (Zubau ausschließlich Wind offshore) Verteilnetzebenen 2012: ~70 GW aus 1,35 Mio. EE-Anlagen 2024: ~120 GW, davon 90% aus PV und Windkraft 6 Quelle: Szenariorahmen zum NEP Strom 2014, eigene Berechnungen

7 Inhalt I. Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt II. Anreizregulierung trifft Energiewende III. Volatile Erzeugung sucht flexiblen Verbrauch IV. Intelligenz statt Kupfer V. Fazit 7 TITEL DER PRÄSENTATION Name Nachname XX.XX.2010

8 Besondere aktuelle Situation für Verteilnetzbetreiber Anforderungen an die Verteilnetze der Zukunft Smart Messen und Steuern Kommunikation Neue IT-Architekturen Integration EE Netzausbau Netzverstärkung Netzanschluss EE Versorgungssicherheit Altersstruktur Modernisierung Ersatzinvestitionen Erhebliche Ausweitung der Investitionen Flexible Regulierung erforderlich 8 Verteilnetze Ausbau als tragende und Modernisierung Säule der Energiewende der Verteilnetze Rainer Rainer Stock Stock

9 Die Marktrollen heute und in Zukunft Aggregatoren MSB/MDL Vertriebe Datensammler Kunden Speicher Gatewayadmin Netz Einspeiser Prosumer Ladepunktbetreiber Elektromobil 9

10 Generelle notwendige Anpassung der regulatorischen Rahmenbedingungen 10

11 Aus- und Umbau der Verteilnetze: Regulierung muss auf den Prüfstand Ausbau der dezentralen Netzinfrastruktur notwendig Synchronisierung mit dem EE-Ausbau Enorme Investitionen in die Verteilnetze erforderlich: Ersatzinvestitionen aufgrund der bestehenden Altersstruktur Umfangreiche Um- und Ausbaumaßnahmen zur Integration der erneuerbaren Energien Erhebliche Investitionen in IKT für die Umgestaltung der Netze zum Smart Grid VKU-Forderungen: Beseitigung des Zeitverzugs bei der Anerkennung von Investitionen Paradigmenwechsel hin zu einer investitions- und innovationsfördernden Regulierung für die Entwicklung von IKT-Strukturen 11

12 Inhalt I. Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt II. Anreizregulierung trifft Energiewende III. Volatile Erzeugung sucht flexiblen Verbrauch IV. Intelligenz statt Kupfer V. Fazit 12 TITEL DER PRÄSENTATION Name Nachname XX.XX.2010

13 Stromverbrauch und Erzeugung Jahr 2012: Mit rund 70 GW installierter EE-Leistung wurden rund 23% des Bruttostromverbrauchs gedeckt. Rest mit rund 100 GW installierter Leistung an konventionellen Erzeugungsanlagen. Im Jahr 2024 werden rund 130 GW installierte EE-Leistung zur Verfügung stehen. Rund 90 % der EE-Einspeisung kommen aus Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen.» Die tragenden Säulen der Energiewende sind volatil. Es steigt die Notwendigkeit für flexible Komponenten im Stromversorgungssystem. Bildquelle: Agora Energiewende 13

14 Lastmanagement im Verteilnetz - 14 a EnWG LastmanagementVerordnung [angekündigt für Juli 2014]: Steuerung unterbrechbarer Verbrauchseinrichtungen in Niederspannung (14aEnWG, insb. Elektromobile, Nachtspeicherheizungen, Wärmepumpen) Vergütung der zumutbaren Steuerung durch reduziertes Netzentgelt Ampelsystem (grün: Markt, gelb: Markt nach Anforderung NB, rot: NB) Anforderungen der Energiewende: (Mit zumutbaren Einschränkungen für den Netznutzer) Netzentlastendes Potenzial flexibler Verbraucher heben, Flexiblen Lastanteil in Zeiten hoher Stromerzeugung verlagern UND (perspektivisch) insgesamt Energieüberschüsse im System durch geschaffene Lastsenken nutzen. Bei Ausgestaltung des Lastmanagements Netzbelange und marktliche Interessen gleichermaßen berücksichtigen. 14

15 Lastmanagement im Verteilnetz» Bedarf an Lastmanagement im Verteilnetz ist gegeben» Flexibilität wird in der grünen und gelben Ampelphase nutzbar machen a) für das Stromversorgungssystem (marktgetrieben), b) für nachhaltigen, kosteneffizienten Netzausbau durch Netzengpassmanagement, c) zur Entlastung vorgelagerter Netzebenen durch Integration der Lastflüsse bereits im Verteilnetz (Erzeugung, Verbrauch) Voraussetzungen Steuer- und Regelungstechnik: Unterbrechbare Verbrauchseinrichtungen werden z.b. mit intelligenten Messsystemen (Smart Meter und Gateway) ausgestattet Ausstattung der Verteilnetze mit entsprechender Messsensorik und IKT -> Prognose der Ampelphasen und Information in den Markt Gesetzlicher Rahmen muss die richtigen Anreize setzen -> zeitnahe Anerkennung erforderlicher Investitionen 15

16 Inhalt I. Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt II. Anreizregulierung trifft Energiewende III. Volatile Erzeugung sucht flexiblen Verbrauch IV. Intelligenz statt Kupfer V. Fazit 16 TITEL DER PRÄSENTATION Name Nachname XX.XX.2010

17 Kosten Netzumbau und ausbau Verteilnetz: Bei Einsatz innovativer Netzbetriebsmittel ca. 14 Mrd. Euro bis 2050, davon ca. 85 % bereits bis 2020 erforderlich Hierdurch Flexibilisierung möglich, z.b.: 1. Optimierter Blindleistungsaustausch zw. Erzeugungsanlagen. 2. Einsatz RONT zw. Nieder- und Mittelspannung 3. Freileitungs- und Auslastungsmonitoring sowie Netzausbau auf der HS-Ebene 4. Klassischer Netzausbau durch Zubau von Kabeln / Leitungen Ohne innovative Netzbetriebsmittel ca. 28 Mrd. Euro bis 2030 [dena-verteilnetzstudie, 2012] iemd mit Einsatz innovativer Netzbetriebsmittel 8 HS MS NS dena-verteilnetzstudie ohne Einsatz innovativer Netzbetriebsmittel 17

18 Intelligente Spannungsregelung in MS Spannungsregler (RONT) mit abgesetzten Sensoren Werden die Spannungen der Netzpunkte mit dem größten Spannungsabfall und Spannungen der Netzpunkte mit dem größten Spannungshub einem intelligenten Regler zugeführt, so kann dieser bei Bedarf zu jedem Zeitpunkt die ungenutzten Bereiche der Spannungsbänder Versorgung und Einspeisung nutzen, solange nicht die Extremwerte gleichzeitig auftreten. Regler Nsp. Spannungshub Spannungsabfall Hochspannung Mittelspannung Quelle: REWAG Netz GmbH 18

19 Smart Grids für Smart Markets Implikationen für die zukünftige Stadtwerke-IT Betrieb & Bewirtschaftung des Smart-Meter-Gateway: Sammlung, Speicherung, Aufbereitung und Zugriffsverwaltung von Abrechnungs- und Messdaten Stadtwerk als Contractor für abschaltbare Lasten: IT- System für Schaltung und Abrechnung der Leistungsbegrenzung bei Stromknappheit Zukünftige Abrechnung von zeit- und lastvariablen Tarifen Anforderungen an die Sicherheit der Datenkommunikation, bspw. BSI-Grundschutz, DIN ff. und Technische Richtlinien IKT-Ausbau und Implementation notwendiger IT- Prozesse für das Smart Grid 19

20 Inhalt I. Die Energiewende findet in den Verteilnetzen statt II. Anreizregulierung trifft Energiewende III. Volatile Erzeugung sucht flexiblen Verbrauch IV. Intelligenz statt Kupfer V. Fazit 20 TITEL DER PRÄSENTATION Name Nachname XX.XX.2010

21 Kernthesen für das Verteilnetz 2.0 (I) beschleunigte Entwicklung des Energiesystems zu einem smarten System Geschäftsfelder im Umfeld smarter Technologien für den Erfolg des Gesamtunternehmens zunehmend bedeutsam gesellschaftlicher Konsens über die Bedeutung und Erwartungen an leistungsfähige Verteilnetze erforderlich regionaler Ausgleich und Steuerung von Verbrauch und Erzeugung; Speicher, Zusammenspiel von Smart Grid und Wettbewerb Verbesserung Rahmenbedingungen Anreizregulierung Fokus auf Aus- und Umbaumaßnahmen in den Verteilnetzen notwendig - Paradigmenwechsel in der Regulierung erforderlich 21

22 Kernthesen für das Verteilnetz 2.0 (II) Investitionen in die Infrastruktur bereits heute strategisch planen Anzahl der Mandanten, Ausbau der Stromnetze, Integration der IKT Anzahl möglicher Marktrollen erhöht sich deutlich z.b. Messstellenbetreiber, Ladepunktbetreiber, Gateway-Administrator usw. Ausbau der Unternehmenskooperationen aus strategischen & betriebswirtschaftlichen Gründen kommunale Netzregelverbünde bzw. intelligente Verteilnetzcluster 22

23 Rainer Stock Bereichsleiter Netzwirtschaft Verband kommunaler Unternehmen e.v. Hausvogteiplatz Berlin Fon +49(0) Fax +49(0) Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 23

24 Zentrale Rolle der Verteilnetze Verteilnetzbetreiber ermöglichen die Energiewende EE-Systemeinbindung: Optimierung durch intelligente Mess- und Regeltechnik Netzmanagement: Nutzung flexibler Verbraucher für Lastschwankungen volatiler erneuerbarer Erzeugung Effizienzpotenziale: Vermeidung von Regelleistung durch verbesserte Koordination von Erzeugung & Verbrauch DSM: Kombination intelligenter Zähler, Verbrauchssteuerung und last- / zeitvariable Tarife 24

25 Potenziale Lastmanagement Heute: z.t. betriebliches Lastmanagement (Industrie) zur Vermeidung von Bezugsspitzen und zur Optimierung der Strombeschaffung Aus Sicht des Versorgungssystems muss es Ziel sein, Anreize für marktund netzorientiertes Lastmanagement zu setzen Steuerbare Lasten (pos. + neg.) sind verfügbar, insb.: energieintensive Industrieprozesse (Zement, Papier, Stahl etc.) Lüftungs- und Klimatisierungsanwendungen Elektrische Wärmeerzeugung (NSH, Wärmepumpen) auch Stromgeführte KWK-Anlagen mit Wärmespeicher Individuelle Lösungen erfordern flexiblen Rahmen (Wann?, Wie viel?, Wie lange?) Vorankündigungszeiten (Produktionsplanung), Umfang der Abschaltleistung und Dauer ( Min.) 25