Herausforderungen der Energiewende für Übertragungsnetzbetreiber

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1 Herausforderungen der Energiewende für Übertragungsnetzbetreiber VDI - AK Energienetze Technische Universität Dresden, 18. September 2017 Dr. Frank Golletz 1

2 Agenda 1 Eckpunkte der Energiewende und Status 2 Vorstellung 50Hertz 3 Herausforderungen für Übertragungsnetzbetreiber 4 Maßnahmen der Übertragungsnetzbetreiber 5 Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Eckpunkte der Energiewende Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 Dynamische Entwicklung des Anteils der erneuerbaren Energien beim Strom (2025: 40-45%, 2035: 55-60%, 2050: 80%) CO2-Reduktion bis 2020 um 40% (im Vgl. zu 1990) Steigerung der Energieeffizienz 3

4 Entwicklung der Erneuerbaren-Landschaft in Deutschland ~ Anlagen ~ Anlagen PV Wind Biomasse Markierungen proportional zur installierten Leistung Die Einführung des EEG im Jahr 2000 leitete in Deutschland einen rasanten Ausbau der Erneuerbaren Energien ein. > 1.600,000 Anlagen Quelle: 50Hertz, TenneT, Amprion, TransnetBW, Google Earth 4

5 Erwartete Entwicklung beim EE-Ausbau Installierte Leistung in GW Sonstige EE Biomasse Wind onshore Wind offshore Photovoltaik Wind und Photovoltaik bleiben die Haupttreiber des EE- Ausbaus. 5

6 Agenda 1 Eckpunkte der Energiewende und Status 2 Vorstellung 50Hertz 3 Herausforderungen für Übertragungsnetzbetreiber 4 Maßnahmen der Übertragungsnetzbetreiber 5 Zusammenfassung und Ausblick 6

7 50Hertz als Teil einer internationalen Unternehmensgruppe (Börsennotiert in Belgien) 60 % 40 % (Australischer Infrastrukturfond) Dänemark Niederlande Belgien Deutschland Polen 100 % Tschechien Frankreich Schweiz Österreich 100 % Italien 100 % 50Hertz Transmission GmbH 50Hertz Offshore GmbH 7

8 50Hertz auf einen Blick Wert (Anteil an DE) Stand: Fläche km² (~31 %) Leitungslänge Maximale Last km (~30 %) ca. 16 GW (~20%) Stromverbrauch (gemäß Stromabgabe an Letztverbraucher lt. EEG) ~ 96 TWh (~20 %) Installierte Leistung: - davon Erneuerbare - davon Wind EE-Anteil am Stromverbrauch Umsatz - davon Netz MW (~26 %)* MW (~30 %)* MW (~37 %)* 47,8% 9,449 Mrd. 1,290 Mrd. Quelle: 50Hertz; Stand: *vorläufige Werte für 2016 testierte Werte liegen am vor 8

9 Erneuerbare Energien im 50Hertz-Netzgebiet: Ist-Zustand und Prognose der installierten Leistung Installierte Leistung in MW Installierte Leistung Ende 2016 Wind MW Gestern Morgen Solar Biomasse Sonstige Summe MW MW 227 MW MW * Sonstige EE Biomasse Wind onshore Wind offshore Photovoltaik Quelle: 50Hertz; Stand: *vorläufige Werte für 2016 testierte Werte liegen am vor 9

10 Leitungsbelastung im 50Hertz-Netzgebiet Zeitungleiche Leitungsbelastung >5h/a Netzbelastung steigt rasant mit der Änderung im Erzeugungsbereich. Auslastung 50 % 50 % < Auslastung < 70 % Auslastung 70 % Keine Werte 10

11 Systemsicherheit: Eingriffe zur Vermeidung einer Netzüberlastung Kosten Redispatch und EE- Einsenkung in Mio. Mengen Redispatch und EE-Einsenkung in GWh EE-Einsenkung 13.1 Redispatch Quelle: 50Hertz; Stand: HJ Mio HJ HJ 2017 Kosten Gesamt = HJ GWh HJ 2017 Massiver Rückgang der Redispatch-Kosten 2016 im Vergleich zum Vorjahr. Für 2017 deutet sich eine Stabilisierung auf dem Vorjahresniveau an. 11

12 Agenda 1 Eckpunkte der Energiewende und Status 2 Vorstellung 50Hertz 3 Herausforderungen für Übertragungsnetzbetreiber 4 Maßnahmen der Übertragungsnetzbetreiber 5 Zusammenfassung und Ausblick 12

13 1. Herausforderung: Engpässe beherrschen 1 Netzenpässe Komplexe Systemführung 1 Steigende Entfernung zwischen Erzeugungs- und Verbrauchsort von Elektroenergie führt zu steigender Transportkapazitätsnachfrage. 13

14 Fluktuierende Einspeisung von erneuerbaren Energien: Windenergie Daten zur Windeinspeisung 2015 bei 50Hertz Windeinspeisung ( ) Maximale Windeinspeisung Minimale Windeinspeisung Größter Anstieg über ¼ Stunde Größter Rückgang über ¼ Stunde Größte Differenz zwischen Min. und Max. an einem Kalendertag MW 25,2 MW MW MW MW Hohe Anforderungen an Prognosen, Regelfähigkeit und reaktionsschnellen Systembetrieb. 14

15 2. Herausforderung: Frequenzhaltung Netzengpässe 1 2 Frequenzhaltung 1 2 Komplexe Systemführung Steigende Entfernung zwischen Erzeugungs- und Verbrauchsort von Elektroenergie führt zu steigender Transportkapazitätsnachfrage. Hohe Volatilität der regenerativ erzeugten Leistung und deren nur unsichere Vorhersagegenauigkeit in Höhe und Zeitpunkt erhöht das Risiko von Imbalancen zwischen Erzeugung und Verbrauch. 15

16 An Starkwindtagen wenig konventionelle KW am Netz Beispiel 50Hz-Regelzone , max. Verbraucherlast ca. 14,2GW 13,2GW EE-Erzeugung Vorrang der regenerativen Energien führt zur Einsenkung der konventionellen Erzeugung Blindleistungsbereitstellung wird zum Problem 16

17 3. Herausforderung: Spannungsstabilität 1 Netzengpässe 2 Frequenzhaltung 1 Komplexe Systemführung Steigende Entfernung zwischen Erzeugungs- und Verbrauchsort von Elektroenergie führt zu steigender Transportkapazitätsnachfrage. 3 Spannungshaltung 2 Hohe Volatilität der regenerativ erzeugten Leistung und deren nur unsichere Vorhersagegenauigkeit in Höhe und Zeitpunkt erhöht das Risiko von Imbalancen zwischen Erzeugung und Verbrauch.. 3 Ausschalten von konventionellen Kraftwerken reduziert die Bereitstellung von Blindleistungsreserven für die Spannungshaltung im Übertragungsnetz. 17

18 Große Anzahl von Beteiligten im System Herausforderungen der Energiewende für die Übertragungsnetzbetreiber / Dresden, / Dr. 18 Frank Golletz 18

19 4. Herausforderung: Koordination / Kooperation 1 Netzengpässe 2 Frequenzhaltung Komplexe Systemführung 1 Steigende Entfernung zwischen Erzeugungs- und Verbrauchsort von Elektroenergie führt zu steigender Transportkapazitätsnachfrage. 2 Hohe Volatilität der regenerativ erzeugten Leistung und deren nur unsichere Vorhersagegenauigkeit in Höhe und Zeitpunkt erhöht das Risiko von Imbalancen zwischen Erzeugung und Verbrauch.. 3 Spannungshaltung 4 Koordination/ Kooperation 3 Ausschalten von konventionellen Kraftwerken reduziert die Bereitstellung von Blindleistungsreserven für die Spannungshaltung im Übertragungsnetz. 4 Steigende Interaktionen zwischen Erzeugern und Netzbetreibern unterschiedlicher Spannungsebenen erfordert engere Koordination. 19

20 Agenda 1 Eckpunkte der Energiewende und Status 2 Vorstellung 50Hertz 3 Herausforderungen für Übertragungsnetzbetreiber 4 Maßnahmen der Übertragungsnetzbetreiber 5 Zusammenfassung und Ausblick 20

21 Wesentliche Maßnahmen der ÜNB Technische Maßnahmen Administrative Maßnahmen Netzausbau Verträge Optimierung Lastflusssteuerung (PST) Temperaturabhängiger Betrieb Redispatch Erzeugungsmgmt. durch KW e auf Anforderung ÜNB Verstärkung HTLS-Beseilung Spannungserhöhung Kaskadierung Erzeugungsmgmt. durch VNB auf Anforderung ÜNB Neubau 4-Systemleitungen Gleichspannungsleitungen. Abschaltbare Lasten Verbrauchsmgmt. durch Verbraucher auf Anforderung ÜNB 21

22 Netzausbaubedarf Deutschland und 50Hertz-Netzgebiet gemäß Netzentwicklungsplan* Netzausbaubedarf Deutschland DC-Leitungen davon Interkonnektoren AC-Leitungen DC/AC-Netzverstärkungen Gesamtausbaubedarf km 330 km km 8.200km km davon Netzausbaubedarf 50Hertz-Netzgebiet: DC-Leitungen 340 km davon Interkonnektoren 70 km AC-Leitungen 30 km DC/AC-Netzverstärkungen km Gesamtausbaubedarf km * NEP 2030, Version 2017, 2. Entwurf 22

23 Einsatz bisher unüblicher Technologien Phasenschieber-Transformatoren Teilverkabelung Gleichstrom MSCDN 23

24 Agenda 1 Eckpunkte der Energiewende und Status 2 Vorstellung 50Hertz 3 Herausforderungen für Übertragungsnetzbetreiber 4 Maßnahmen der Übertragungsnetzbetreiber 5 Zusammenfassung und Ausblick 24

25 Zusammenfassung und Ausblick Die (el.) Energiewende führt für die Übertragungsnetzbetreiber insbesondere zu Herausforderungen beim Engpassbewirtschaften, der Spannungs- und Frequenzhaltung und der Zusammenarbeit mit allen am Systembetrieb Beteiligten. Der Netzausbau (mit Leitungen und Umspannwerken) ist der wesentliche Beitrag der Übertragungsnetzbetreiber für das Gelingen der Energiewende. Um die Systemsicherheit auch bei der zunehmenden Integration der Erneuerbaren zu erhalten bedarf es im Übertragungsnetz des Einsatzes bisher eher unüblicher Technologien (Kabel, Phasenschiebertransformatoren, Blindleistungskompensationsanlagen, Gleichspannungsübertragungsstrecken). Der Ausbau der deutschen Übertragungsnetze ist eine Voraussetzung für das Gelingen der Energiewende 25