Die Notwendigkeit des Netzausbaus und seine Folgen für das enviam-netzgebiet

Die Notwendigkeit des Netzausbaus und seine Folgen für das enviam-netzgebiet Prof. Dr. Wolfgang Gallas 08. November 2011 envia Mitteldeutsche Energie AG Chemnitztalstraße 13 09114 Chemnitz www.enviam.de Seite 1

Netzausbau und Energiewende Gliederung Energiekonzept 2030/2050 EEG-Zubau und Folgen für den Netzbetrieb EEG-Ausbau fordert Netzausbau und weitere technische Lösungen Stromversorgung der Zukunft heißt intelligente Integration Seite 2

Die Bundesregierung bekennt sich mit dem Energiekonzept zu erneuerbaren Energien und deren massivem Ausbau bis 2050 Halbierung der Erzeugung in Deutschland von 2008 bis 2050 Verdreifachung der Erzeugung erneuerbarer Energien im gleichen Zeitraum Erneuerbare stellen 80% der deutschen Stromerzeugung in 2050 Senkung der konventionellen Erzeugung auf unter 20 % Quelle: Bundesregierung Seite 3

Die Bundesregierung bekennt sich mit dem Energiekonzept zu erneuerbaren Energien und deren massivem Ausbau bis 2050 Halbierung der Erzeugung in Deutschland von 2008 bis 2050 Verdreifachung der Erzeugung erneuerbarer Energien im gleichen Zeitraum Erneuerbare stellen 80% der deutschen Stromerzeugung in 2050 Senkung der konventionellen Erzeugung auf unter 20 % Sehr wahrscheinlich nicht zu erreichen Infrastrukturthema für die nächsten Jahre Quelle: Bundesregierung Seite 4

AKW-Moratorium Die Welt nach Fukushima Seite 5

AKW-Moratorium Die Welt nach Fukushima Folge: weiterer erhöhter Leistungstransport von Nord nach Süd Seite 6

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Entwicklung der EEG-Einspeisung bis 2010 Deutschland Besonders im Hochspannungsnetz erfolgten bereits bis heute intensive Netzausbaumaßnahmen, um den EEG-Strom (vor allem aus Windkraft) aufnehmen zu können Seite 8

Entwicklung der EEG-Einspeisung bis 2010 enviam Einspeisung in MW Quelle: enviam In den letzten 10 Jahren hat sich die installierte Leistung von EEG-Anlagen im Netz der enviam vervierfacht Seite 9

EEG-Anteil Letztverbraucherabsatz enviam-netzgebiet 70,0 EEG-Anteil enviam Netzgebiet in % (31.12.2009) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 39 % Gesamtes Netzgebiet 66 % Sachsen- Anhalt 19 % Sachsen 51 % Brandenburg 36 % Thüringen 2009: 16,4 % Bundesdurchschnitt 0,0 Quelle: enviam enviam-netzgebiet liegt deutlich über dem Bundesdurchschnitt Seite 10

EEG-Prognose Bundesverband Neuer Energieanbieter (bne) für Deutschland Für das Energiekonzept der Bunderegierung sieht der bne bei 280 TWh eine Leistung von > 50 GW Solar- und > 50 GW Windkraftanlagen Seite 11

EEG-Prognose enviam-netzgebiet Heute Wasser Biomasse Solarenergie Windenergie Maximallast bei ca. 3.700 MW Tendenz leicht fallend Windenergie bleibt mit Abstand wichtigste Energiequelle Solarenergie nimmt stark zu Potenziale bei Biomasse werden ausgeschöpft Wasserkraft wächst verhalten Minimallast bei ca. 1.300 MW Bis 2025 nahezu Verdreifachung der installierten EEG-Einspeiseleistung Seite 12

Die Volatilität (1/2) Besondere Anforderungen der EEG-Einspeisung Durch die hohe Witterungsabhängigkeit steht Wind- und Solarleistung nicht jederzeit sicher zur Verfügung Selbst bei Windanlagen ist die gesicherte Leistung an Tagen nahezu 0. Quelle: Übertragungsnetzbetreiber, BDEW (eigene Berechnungen) Seite 13

Die Volatilität (2/2) Besondere Anforderungen der EEG-Einspeisung Windeinspeisung bei enviam Einspeisung eines Solarparks 01. Mai 2011-30. Juni 2011.EEG-Kraftwerke sind hoch volatil und haben hohe Gradienten Seite 14

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1. Das Übertragungsnetz wird extrem gefordert Quelle: Peter Barth Lastfluß bei Starkwind und KKW-Ausstieg Im Süden entsteht ein Defizit Quelle: Der Spiegel Seite 16

2. Wir müssen deutschlandweit Netze bauen Quelle: dena Studie 2020 Dena starke Lastströme von Nord nach Süd Quelle: IER Stuttgart Wir brauchen mehr als 3.500 km HöS- Leitungen Seite 17

3. Die Systemstabilität ist gefährdet Gesicherte Leistung beschreibt die Erzeugungsleistung, die zu jeder Zeit sicher abrufbar ist. Aufgrund hoher Witterungsabhängigkeit steht nur ein sehr geringer Teil der installierten Wind- und Solarleistung jederzeit sicher zur Verfügung. 5-10% der installierten Windkapazität und ca. 1% der installierten Solarkapazität werden als gesicherte Leistung eingestuft. Einspeisung aus Wind und Solar Solar Wind Quelle: dena, TU München Verlauf Mai 2011 Wind- und Solarenergie tragen nur in geringem Maße zur gesicherten Leistung bei Seite 18

Erzeugung und Last entfernen sich voneinander Last << Erzeugung konventionelle Kraftwerke Speicher und erneuerbare Energie -20.000 0 20.000 40.000 60.000 80.000 Install. Bruttoleistung [MW] Quelle: 50 Hertz Transmission Nachfragezentren Erneuerbare Erzeugung aktuelle Neubauprojekte Seite 19

EEG fordert die Netze Übertragungsnetzbetreiber greift zur Systemsicherheit in den Netzbetrieb ein Netzschaltungen im Übertragungsnetz nach EnWG 13 (1) 250 Anzahl der Tage mit Maßnahmen nach EnWG 13 (1) 200 Trendlinie 150 155 175 197 100 50 80 0 2006 2007 2008 2009 Quelle: 50 Hertz Transmission Starke Zunahme von Maßnahmen, Netzausbau dringend erforderlich Seite 20

Einspeisung versus Last enviam-netzgebiet Verteilung von Windenergie- und Solaranlagen Windenergieanlagen Solarenergieanlagen Quelle: enviam Ungleichmäßige regionale Verteilung der Windkraftanlagen Quelle: enviam Gleichmäßigere regionale Verteilung der Photovoltaikanlagen Seite 21

Einspeisung versus Last enviam-netzgebiet Beispiel: örtliche Konzentration von Photovoltaik- Parks Gebiet mit großer dezentraler Einspeisung Planung Juwi Solar 08/2011: 300 MW in Betrieb geplant >50 MW 10..50 MW <10 MW Gebiet mit großem Leistungsbedarf Quelle: enviam Last und Einspeisung sind räumlich getrennt Transport über alle Spannungsebenen notwendig Seite 22

Situation in den Netzen enviam-netzgebiet Netzausbau im Mittel- und Niederspannungsnetz rückläufige Bevölkerungszahlen und steigende Energieeffizienz bedingen weiter sinkende Last steigende Photovoltaik-Anlagendichte erreicht voll ausgelastete Niederspannungsnetze Einhaltung zulässiger Spannungsgrenzen in den Netzen problematisch Smarte Welt kann Netzausbau nicht verhindern, intelligente Netzsteuerung hilft nur, wenn ausreichend Last zur Einspeisung vor Ort vorhanden ist Leistungsabfuhr in Richtung Hochspannungsnetze erfordert erheblichen Ausbau der Mittel- und Niederspannungsnetze Seite 23

Das Verteilnetz ist intensiv auszubauen (Bsp.) Netzausbau im 110-kV-Netz bis 2025 UW Klostermansfeld Ist: 3x 250 MVA + 1x 300 MVA + 1x 300 MVA + 1x 300 MVA UW Lauchstädt Ist: 3x 300 MVA + 1x 300 MVA + 1x 300 MVA + 2x 300 MVA + 1x 300 MVA Netzausbau 2010 Netzausbau 2015 Netzausbau 2020 Netzausbau 2025 Seite 24

Das Verteilnetz ist intensiv auszubauen Kosten tragen die Netzkunden in der Ausbauregion Die Kosten für den Netzausbau (rund 1,5 Milliarden Euro bei enviam) werden in die Netzentgelte einkalkuliert damit tragen die Netzkunden in den Regionen mit hohem Ausbaubedarf erhöhte Lasten für die progressive EEG- Entwicklung im Osten Deutschlands kommen damit zu den strukturellen Problemen auf die Kunden erhöhte Aufwendungen für den Netzausbau zu Seite 25

Netzausbau und Energiewende Gliederung Energiekonzept 2030/2050 EEG-Zubau und Folgen für den Netzbetrieb EEG-Ausbau fordert Netzausbau und weitere technische Lösungen Stromversorgung der Zukunft heißt intelligente Integration Seite 26

Systemstabilität gefährdet Seite 27

Systemstabilität heute über ein Netzsicherheitsmanagement sichergestellt Funkempfänger I B M ISDN EFR-Station envia NETZ Zentralrechner EFR EFR-Sender Fernwirk Telegramme I B M Einspeiserdaten Leitsystem FW-Telegramme Hauptweg Notweg Anforderung 50 Hertz Transmission Stromwerte Netz Fernwirkgerät Seite 28

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warum? Seite 31

Systemstabilität nur überspeichert zu sichern 380 GWh was heißt das? Seite 32

Pumpspeicherwerk Goldisthal 1060 MW Speicherkapazität max. 8,5 GWh, d.h. 380 GWh = 45 x Goldisthal Seite 33

wir brauchen Netze sowohl regional, deutschlandweit als auch im europäischen Verbund und technisch neue Leitungssysteme (1) Seite 34

... auch im Verteilnetz (2) 110-kV-Leitungen + Übergabe-UW Intensiver Netzausbau Hochtemperatur- leiterseile (HTLS) Erhöhung des höchsten Normaltemperaturbereiches von 80 C auf Temperaturbereiche bis ~ 150 C Nutzung der Wettereinflüsse (Kühlung) mit Ziel höherer Auslastung - Messung über intelligente Sensoren Freileitungsmonitoring EEG-Einsammelnetze Bau von n-0-netzen zum Einsammeln von EEG-Strom Seite 35

Wir brauchen Speicher in Dimensionen, die heute nicht vorhanden sind, d.h. mit neuen technologischen Lösungen Die flukturierende Erzeugung kann nur über die verschiedensten Speichersysteme zu einer gesicherten Energieversorgung führen. Dabei sind künftig sowohl hohe Ein- und Ausspeichermengen als auch hohe Leistungen in kurzer Zeit zu gewährleisten. Seite 36

und wir brauchen regionale Last- und Erzeugungssteuerungen Netzautomatisierung Smart Meter liefert Lastflußüberwachung, automat. Fehlerortung und erhöhte Netzzuverlässigkeit Liefert den Kunden das Instrument zur effizienten Energienutzung Virtuelles Kraftwerk Soll künftig verteilte Erzeuger, steuerbare Lasten mit neuen Marktmodellen verknüpfen Seite 37

Und uns muss bewusst sein, Energieversorgung wird künftig sichtbarer, d.h. in der öffentlichen Wahrnehmung mehr erkennbar erfordert so die Teilhabe Aller und eine allgemeine Akzeptanz für diese Lösungen Seite 38

Frei nach Habermas: Mit der Erkenntnis, dass jede politische Entscheidung sowohl auf Zustimmung wie auch auf Ablehnung bei den Betroffenen treffen muss, kann sie nur dann akzeptabel sein, wenn alle Argumente dafür und dagegen transparent offen liegen und sie mehr Menschen Nutzen als Schaden bringt." Quelle: Alexander Spiess, Piratenpartei, Berliner Abgeordneter Seite 39