dena-verteilnetzstudie.

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1 Annegret-Cl. Agricola dena-verteilnetzstudie , DUH - Erneuerbare (neu) vernetzt!, Berlin 1

2 Agenda. 1. Charakteristika der Stromverteilnetze 2. Ziele, Organisation und Methodik 3. Zentrale Ergebnisse 4. Ausblick 2

3 Charakteristika der nationalen Stromverteilnetze. 3

4 Prozentuale Aufteilung der elektrischen Anschlussleistung von erneuerbaren Energien auf die Netzebenen. Prozentualer Anteil der Anschlussleistung von Windenergie. Prozentualer Anteil der Anschlussleistung von Photovoltaik. 4,5% 100,0% 95,5% Übertragunsnetz Quelle: BNetzA Monitoringbericht 2011 Verteilnetz Übertragunsnetz Quelle: BNetzA Monitoringbericht 2011 Verteilnetz Erneuerbaren Energien sind zu ca. 97 Prozent auf den Ebene der Stromverteilnetze angeschlossen. 4

5 Paradigmenwechsel: Zukünftig definiert sich die Netzauslegung vermehrt aus der Rückspeisung von dezentral erzeugtem Strom. HöS-Ebene 220 kv bis 380 kv HS-Ebene 60 kv bis 110 kv MS-Ebene 6 kv bis 30 kv NS-Ebene bis 0,4 kv Der vorwiegend durch kleine und große PV- und Windenergie- Anlagen auf Nieder-, Mittel- und Hochspannungsebene erzeugte Strom übersteigt vielerorts die lokale Stromnachfrage. Überschüssiger Strom muss über die überlagerten Netzebenen abtransportiert werden. Mit zunehmender Aggregation der Rückspeisung (von Niederhin zur Höchstspannungsebene) reichen die aktuellen Netzkapazitäten nicht mehr aus. 5

6 Zusätzliche Herausforderungen bei der Integration erneuerbarer Energien in die Stromverteilnetze. Der Anschluss großer EE-Erzeugungsleistung auf Verteilnetznetzebene führt zu einer Reihe von Herausforderungen in diesen Netzbereichen, z.b.: Bereitstellung von Systemdienstleistungen auf der Verteilnetzebene. Hohe Lastgradienten in Folge kurzfristiger PV-Verschattung. Regel- und Steuerbarkeit der EE-Erzeugungsleistung. Flexibilisierung: Die Nutzung von Demand-Side-Management (DSM) und Speichern zur Systemintegration EE erfordert veränderte technische und rechtliche Rahmenbedingungen für die Stromverteilnetze. Stabile und verlässliche regulatorische Rahmenbedingungen zur Sicherung notwendiger Investitionen und Innovationen sind notwendig. 6

7 Hintergrund, Zielsetzung, Organisation und Methodik. 7

8 Zielsetzung der Studie zum Ausbau und Innovationsbedarf der Stromverteilnetzen in Deutschland bis Analyse der aktuellen Netzsituation unter Berücksichtigung realer Netzdaten. Ermittlung des Netzaus- und Netzumbaubedarfs in den deutschen Stromverteilnetzen bis Abschätzung des Investitionsbedarfs zur Gewährleistung des aktuell in Deutschland anzutreffenden Niveaus an Versorgungssicherheit. Analyse alternativer Konzepte zur Reduktion des zu erwartenden Netzaus- und Netzumbaubedarfs (Einsatz innovative Betriebsmittel, dezentraler Speicher etc.). Analyse und Beurteilung des aktuell gültigen regulatorischen Rahmens. Diskussion der zukünftigen Rolle der Stromverteilnetze im Rahmen der Bereitstellung von Systemdienstleistungen bei einer zunehmend fluktuierenden Erzeugung. 8

9 Festlegung Studiendesign Studienerstellung Projektorganisation zur Studienerstellung. Projektsteuergruppe (PSG): Verteilnetzbetreiber dena Beratung, Austausch, Diskussion Fachbeirat (FB): Experten aus Politik, Wirtschaft, Gesellschaft Delegation von Detailfragen Technischer und regulatorischer Expertenkreis Vertreter PSG, FP, PGA Beratung, Austausch, Diskussion Beratung Forschungspartner (FP): Prof. Rehtanz (TU Dortmund / ef.ruhr) Prof. Brunekreeft (Jacobs University) Prüfen die Ergebnisse Prüfgutachter (PGA): Prof. Wagner, DLR Prof. Witzmann, TU München Prof. Lecheler, FU Berlin 9

10 Projektpartner der dena-verteilnetzstudie. 1. Vattenfall Europe Distribution Berlin GmbH 2. WEMAG Netz GmbH E.ON Edis AG 4. EWE NETZ GmbH 5. Städtische Werke Magdeburg GmbH & Co. KG 6. Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbh 5 7. Netzgesellschaft mbh Chemnitz 8. Rheinische NETZgesellschaft mbh 6 9. Rhein- Ruhr Verteilnetz GmbH NRM Netzdienste Rhein-Main GmbH 11. ESWE Netz GmbH E.ON Netz GmbH 13. N- ERGIE Netz GmbH EnBW Regional AG 15. E.ON Bayern AG 16. LEW Verteilnetz GmbH Thüga AG (ohne eigenes Netzgebiet) 10

11 Angenommene Ausbaupfade für die erneuerbaren Energien in Deutschland. Im Rahmen der dena-verteilnetzstudie werden zwei alternative EE-Ausbaupfade untersucht: Installierte Leistung [GW] Szenario NEP B 2012 Bundesländerszenario Windenergie 35,6 44,1 61,1 53,0 77,0 107,9 Photovoltaik 38,4 48,0 62,8 37,8 52,0 71,7 Biomasse 6,4 7,8 9,2 5,6 6,9 8,7 KWK 19,6 20,7 21,4 19,6 20,7 21,4 Summe der installierten EE Leistung in 2030* EE-Anteil an der Bruttostromnachfrage in 2030* Szenario NEP B GW 62 % Bundesländerszenario 222 GW 82 % * Werte unter Berücksichtigung aller EE-Erzeugungstechnologien 11

12 Wesentliche Arbeitsschritte (AS). AS 1 Aufnahme der realen Datensätze der beteiligten Verteilnetzbetreiber. Festlegen von 7 repräsentativen Untersuchungsregionen in Deutschland. AS 2 Festlegen der Ausbauszenarien an EE (NEP B 2012 und Bundesländerszenario). Erwartungsgemäße Verteilung der nationalen EE-Ausbauprognose auf die Gemeinden. AS 3 Berechnung des Aus- und Umbaubedarfs für die Stützjahre 2015, 2020 und Monetäre Bewertung nötiger Ausbau- und Umbaukilometer und Transformatorstationen. AS 4 Analyse potenzieller Varianten zur Reduktion des Investitionsbedarfs (Einsatz innovativer Betriebsmittel, markt- und netzgetriebener Speicher- und DSM Einsatz etc.). AS 5 Bewertung der aktuellen Anreizregulierung auf Basis des sich ergebenden Investitionsbedarfs. Fallunterscheidung in Abhängigkeit der Höhe des Ersatz- und Erweiterungsbedarfs. Bewertung des Erweiterungsfaktors für die jeweiligen Fälle. 12

13 Übersicht der Methodik zur Ermittlung des deutschlandweiten Netzausbaubedarfs. Definieren von 7 Untersuchungsregionen. Ist - Analyse der einzelnen Regionen. Identifikation des Aus- und Umbaubedarfs. Skalierung der Ergebnisse. D E 110 kv 30 kv 110 kv 30 kv D E C A 20 kv 20 kv C A 10 kv 10 kv Netzgrößen variieren. B 0,4 kv 0,4 kv B Urbane Region Windstarke Region Sonnenreiche Region Ländliche Region Laststarke Region Datenaufnahme der regional spezifischen Verteilnetzdaten Netzspezifische Analyse der einzelnen Netzebenen Berechnung Aus- und Umbau für 2015, 2020 und 2030 Kostenmäßige Bewertung Regionale Ergebnisse werden auf Deutschland hochgerechnet Auf eine reale Datenbasis aufbauend werden über eine systematische Herangehensweise praxisnahe Lösungen identifiziert. 13

14 Verteilung der Netzgebietsklassen Unterteilung von Deutschland in: Fünf Strukturklassen anhand der Einwohnerdichte 11 Netzgebietsklassen anhand der EE- Ausbauentwicklung innerhalb der Strukturklassen Jede Gemeinde in Deutschland wird einer Netzgebietsklasse zugeordnet 14

15 Geographische Verteilung der Windenergie in Deutschland 2010 und Projektion für Verteilung der installierten Windenergieleistung in kw/km² nach NEP B 2012, Quelle: dena 15

16 dena-verteilnetzstudie / Zentrale Ergebnisse und Ausblick. 16

17 Ausbaubedarf der deutschen Stromverteilnetze bis

18 Investitionsbedarf in die deutschen Stromverteilnetze bis zum Jahr

19 Variantenrechnung zum Investitionsbedarf. 19

20 Zentrale Anmerkungen zu den Variantenrechnungen. Das sich aus den einzelnen Variantenrechnungen ergebenden Potenzial zur Reduktion des Investitionsbedarfs kann nicht addiert werden. Bei den einzelnen Variantenrechnungen wurden grundsätzlich nur die Auswirkungen auf den Netzinvestitionsbedarf ermittelt. Zusätzliche, in jedem Fall anfallende Aufwendungen, beispielsweise für Wartung, Betrieb oder den Bau von Speichern, wurden nicht berücksichtigt. Insbesondere das sich in der Variantenrechnung zum Einsatz innovativer Technologien ergebende Reduktionspotenzial wird durch zusätzliche Kosten für einen erhöhten Wartungs- und Betriebsaufwand teilweise kompensiert. Der notwendige ordnungsrechtliche Rahmen ist zur Erschließung von weiten Teilen des errechneten Reduktionspotenzials aktuell nicht vorhanden. 20

21 Vorgehen regulatorische Berechnung (II). 21

22 Generelle notwendige Anpassung der regulatorischen Rahmenbedingungen. Untersuchungsfälle Ersatzbedarf = hoch Ausbaubedarf = hoch Ersatzbedarf = gering Ausbaubedarf = gering Ersatzbedarf = mittel Ausbaubedarf = hoch Ersatzbedarf = mittel Ausbaubedarf = gering Variante NEP B 2012 Bundesländer variante Legende - / -- Regulatorisches Renditeziel wird verfehlt 0 Regulatorisches Renditeziel wird erreicht + / ++ Regulatorisches Renditeziel wird übertroffen Für Stromverteilnetze mit hohem Ausbaubedarf kann die von der Regulierung angestrebte Rendite nicht erreicht werden. 22

23 Ausblick. Um den weiteren Ausbau und die Nutzbarmachung der erneuerbaren Energien zu ermöglichen, müssen die Stromverteilnetze erheblich ausgebaut werden. Zur Realisierung des ermittelten Netzausbaubedarfs ist es erforderlich, dass die von der Regulierung vorgesehene Rendite erwirtschaftet werden kann Es bedarf weitergehender Untersuchungen im Hinblick auf die betrachteten technischen Optionen zur Reduktion des Netzausbaubedarfs (rechtliche Rahmenbedingungen, Wirtschaftlichkeit etc.) In Zukunft ist eine Erweiterung der Aufgaben und Verantwortlichkeiten der Verteilnetzbetreiber zu erwarten: Bereitstellung von Systemdienstleistungen Betriebliche und planerische Koordination zwischen ÜNBs und VNBs Systemintegration erneuerbarer Energien in Abstimmung mit den europäischen Nachbarländern in den Fokus nehmen 23

24 Kontakt. Ansprechpartner Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) Chausseestrasse 128a Berlin Annegret-Cl. Agricola Bereichsleiterin Energiesysteme und Energiedienstleistungen Tel: +49 (0) Bernd Höflich Projektleiter Energiesysteme und Energiedienstleistungen Tel: +49 (0)

25 Effizienz entscheidet. Vielen Dank. 25