M. Eng. Karsten Schatz

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1 M. Eng. Karsten Schatz

2 1. Ziel der Arbeit, State of the Art und Schwerpunkt 2. Methodische Vorgehensweise 3. Szenarienauswahl und Rahmendaten 4. Ermittlung der Anlagengrößen 5. Prognose der Ausbauzahlen 6. Sensitivitätsanalyse 7. Zusammenfassung und Ausblick Karsten Schatz 2

3 Arbeitshypothesen: Politisch gewollter Ausbau von EE-Anlagen und angestrebte Dezentralisierung machen Änderungen in Netzstrukturen erforderlich: erhöhter Planungsaufwand Steigerung der Transaktionskosten erhöhter Investitionsbedarf Steigerung der Systemkosten Starker Einfluss der technischen und ökonomischen Aspekte in Regionen mit niedriger Abnahmeleistung und hohem Anteil EE-Anlagen im Verteilnetz (strukturschwache Räume) Stand der Forschung: Operativer Zusatzaufwand wird von Anlagenanzahl dominiert [1] Differenzierung nach Anlagentyp (besonders: PV, Wind, Biomasse), Anlagenkonstellation (Neubau, Erweiterung) und Anlagengröße notwendig Standardisierung von EEG-Abwicklungsregelungen und technischen Integrationsmaßnahmen [2] In der politischen Diskussion überwiegt der Fokus auf das Übertragungsnetz, erste Studien (DENA 2013 [3], Verteilernetzstudie 2014 [4]) zeigen aber auch aktuellen Handlungsbedarf in Verteilnetzebene auf Karsten Schatz 3

4 Begründung des Bearbeitungsfokus In der Verteilnetzebene sind insgesamt EE-Anlagen (901 in HöS = 0,06%) mit einer Leistung von 75,1 GW (2,0 GW in HöS = 2,6%) installiert (Stand ) Karsten Schatz 4

5 Basis: EE-Profil für Gesamtdeutschland (Quelle: Netztransparenz.de) Schritte: Auswahl EE-Szenarien für Gesamtdeutschland EEG 2014 NEP 2015 Szenario B und C Basislegung für einzelne Netzebenen (Verteilschlüssel) Ermittlung der jährlichen Zielleistungen für Netzebenen, Bundesländer und Netzbetreiber Festlegung der Anlagengrößen Ergebnisse: Prognose der szenarienbedingten Entwicklung der Anlagenzahlen auf Netzebene für jedes Bundesland und jeden Netzbetreiber Karsten Schatz 5

6 Politische Ausbauziele Ausbau in Übertragungsebene Ausbau in Verteilnetzebene EE-Ausbauziele aus unterschiedlichen Studien für das gesamt-deutsche Netz Bedeutung der Ausbauziele für Übertragungsnetz (HöS) Bedeutung der Ausbauziele für Verteilnetz (HS, MS, NS) Karsten Schatz 6

7 Netzentwicklungsplan 2015 [5]: Szenario A: unterer Rand Ausbauziele neue Kohlekraftwerke EE-Ziele werden verfehlt keine Berücksichtigung Szenario B: Oberer Rand des Ausbaukorridors 60% EE-Versorgung in 2035 keine neuen Kohlekraftwerke Zubau von Gaskraftwerken Szenario C oberhalb des politischen Ausbauziels 70% EE-Versorgung 2035 kleiner konventioneller Kraftwerkspark EEG 2014 [6]: Gesetzliche Vorgaben für EE-Zubauwerte Keine Berücksichtigung konv. Kraftwerke Karsten Schatz 7

8 +55 GW in 20 Jahren Gefördert durch: Nicht alle VNB werden große Integrationshürden bewältigen müssen, da eine Vielzahl der EE-Anlagen nur bei wenigen VNB hinzukommen werden 48,5 GW 63 von 77 GW Die 10 größten Flächennetzbetreiber decken über 80% der geografischen Fläche ab Jene VNB müssen in den nächsten 20 Jahren 50 GW EE-Leistung in das bestehende Netz integrieren 82% der Gesamt-EE-Leistung sind bei 30 von über 900 Netzbetreibern installiert 103,2 GW 133 von 179 GW EE-Leistungs-Anteil jener 30 VNB wird auch 2035 noch rund 75% sein (siehe erweiterte Moser-Listen [7]) Karsten Schatz 8

9 Biomasse Photovoltaik Wind Karsten Schatz 9

10 Biomasse Photovoltaik Wind Karsten Schatz 10

11 Ermittlung der arithmetischen Mittelwerte und der Mediane der inst. EE-Leistungen je Energieträger und Spannungsebene mit MATLAB Mittelwert Anlagengröße [kw] Median Anlagengröße [kw] Wind Photovoltaik Biomasse Wind Photovoltaik Biomasse HS 1.844, , ,6 HS 1.800, , ,0 MS 1.512,9 255,7 430,9 MS 1.000,0 61,5 378,0 NS 75,7 15,3 132,0 NS 10,0 8,9 62, Karsten Schatz 11

12 EEG 2014 NEP 2015 Szenario C NEP 2015 Szenario B Gefördert durch: HS Biomasse MS NS HS PV MS NS HS Wind onshore MS NS Summe Zubauzahl pro Jahr HS Biomasse MS NS HS PV MS NS HS Wind onshore MS NS Summe Zubauzahl pro Jahr HS Biomasse MS NS HS PV MS NS HS Wind onshore MS NS Summe Zubauzahl pro Jahr EEG 2014 Werte 2035 Biomasse Photovoltaik Wind onshore Summe HS MS NS Summe HS MS NS Summe HS MS NS BB BE BW BY HB HE HH MV NS NW RP SH SL SN ST TH Σ Karsten Schatz 12

13 Szenario Jahr Biomasse Photovoltaik Wind onshore Stand EEG 2014 NEP 2015 B NEP 2015 C Zubauraten Biomasse 53,3 62,5 % (bis 2035) Photovoltaik 58,6 74,6 % Wind onshore 124,1 138,2 % Karsten Schatz 13

14 Zwischen 0,9 und 1,1 Mio. EE-Anlagen müssen bis 2035 zusätzlich in das Netz integriert werden, um das politische Ziel 60% bis 2035 zu erreichen. Weitere 1,0 1,5 Mio. EE-Anlagen erforderlich für das Ausbauziele 100% bis 2050 Insgesamt sind rund 4 Mio. EE-Anlagen für das Gelingen der Energiewende erforderlich (Anstieg von 4 auf 11 Anlagen/km²) Die technische Weiterentwicklung der Anlagengrößen ist maßgeblich entscheidend für die zu integrierende Anlagenzahl Flächennetzbetreiber werden weiter vom EE-Zubau besonders betroffen sein Regionale Schwerpunkte von Eignungsflächen, Sonnen- sowie Winddargebot verschärfen eine Anlagenverdichtung in den Bundesländern Bayern, Baden-Württemberg sowie Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen Verschiebung der regionalen Schwerpunkte durch monetäre Anreize erstrebenswert, um ein besseres Gleichgewicht von EE-Erzeugung und Last zu erhalten (verminderte/r Netzanpassung/-ausbau) Karsten Schatz 15

15 (1) undenlohn.html (2) (3) DENA: dena-verteilnetzstudie, Ausbau- und Innovationsbedarf der Stromverteilnetze in Deutschland bis Berlin, (4) E-Bridge: Moderne Verteilernetze für Deutschland (Verteilernetzstudie). Abschlussbericht zum Forschungsprojekt Nr. 44/12, Berlin, (5) Übertragungsnetzbetreiber: Szenariorahmen für die Netzentwicklungspläne Strom Online verfügbar unter: documents/szenariorahmen\nep2015\_entwurf\_ pdf , Netzentwicklungsplan.de. (6) BMWi: Erneuerbare-Energien-Gesetz Online verfügbar unter: (7) Moser: Zukünftige Herausforderungen für Verteilnetzbetreiber. Vortrag im Rahmen des 1. Workshops zur Evaluierung der AregV, Bonn, Karsten Schatz 16

16 Forschungsprojekt INEV Integration von Erneuerbare-Energie-Anlagen in die Verteilnetze strukturschwacher Räume Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg Projektleitung Prof. Dr. Kathrin Lehmann Prof. Dr. Stefan Zundel Wissenschaftliche Mitarbeiter Maik Plenz, M. Eng. Karsten Schatz, M. Eng Karsten Schatz 17