Energiewende gestalten 13.09.2017 Volker Weinreich
Stay tuned. Safety first! Im Interesse Ihrer und unserer Sicherheit bitten wir Sie, sich an die folgenden Sicherheitsregeln zu halten. Bei Räumung gelten die folgenden zusätzlichen Regeln: Folgen Sie dem angegebenen Fluchtweg. Benutzen Sie anstelle von Aufzügen das Treppenhaus. Begeben Sie sich zum Sammelplatz. Folgen Sie den Anweisungen der Evakuierungshelfer, die bei einer Räumung anwesend sind. 2
Versorgungsgebiet TenneT Standorte der Schaltleitungen TenneT TSO GmbH Lehrte und Dachau 3
Unsere Hauptaufgabe: Systemstabilität Zu jedem Zeitpunkt müssen Stromproduktion und Nachfrage exakt auf einander abgestimmt sein, um die Frequenz von 50 Hertz sicherzustellen Elektrizität muss die Verbraucher erreichen ohne Überlastungen im Stromnetz zu verursachen 4
Struktur der Energieversorgung Strukturwandel Erzeugung folgt Verbrauch zu Transport und Verbrauch folgt Erzeugung 5
Entstehung des Übertragungsnetzes Probleme: Idee: Frequenzschwankungen Spannungshaltung n-1 Sicherheit 6
Entstehung des Übertragungsnetzes EEG Energiemarkt Stromhandel und EEG reduzieren verbrauchsnahe Erzeugung Verbundnetz Transportnetz Probleme: n-1 Sicherheit Spannungshaltung Frequenzhaltung 7
Auswirkungen erneuerbarer Energie Volatilität der Wind-Einspeisung in der TenneT-Regelzone 14 Wind-Einspeisung [GW] 12 10 8 6 4 2 0 KW51 2014 KW40 2014 8
Auswirkungen erneuerbarer Energie Volatilität der PV-Einspeisung in Deutschland 25 PV-Einspeisung [GW] 20 15 10 5 KW27 2015 KW1 2015 0 9
Offshore-Einspeisung 11/2016 10
Speichermöglichkeit der Stromnetze Ein Stromnetz selbst kann keine Energie speichern. In Deutschland ist eine Pumpspeicherleistung von etwa 7 GW (Gigawatt) installiert mit einer Gesamtspeicherkapazität von etwa 40 GWh. Damit kann 10% der deutschen Last über 10 Stunden gedeckt werden. Auf der Erzeugungsseite ist es theoretisch und praktisch möglich, dass Wind und Sonne über Tage nahezu keinen Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs leisten. 11
Folgen der Energiewende Steigende Lastflüsse Mögliches Ergebnis: Einschränkung Auktionierter Grenzen Vorbereitung Redispatch, Counter- Trading, Cross-Border- Redispatch Vorgaben an Kraftwerke (Anfahrverbot, Abschaltverbot) Faktisch: Innerdeutscher Engpass SLO 1.550 12
Vorsorgemaßnahmen der deutschen TSO Prozess Erläuterung 1 Winteranalysen Bestimmung der notwendigen Netzreserve Verträge mit Österreich, Schweiz, Italien, Frankreich 2 WAPP Week Ahead Planning Process 3 prd Präventiver Redispatch (50Hertz // TenneT) 4 DACF Day Ahead Congestion Forecast 5 IDCF Intra Day Congestion Forecast 6 HEO (n-1) Berechnung Höhere Entscheidungs- und Optimierungsfunktionen (Online) Winteranalyse WAPP
Die Folgen Hohe Zahl an Eingriffen und damit verbundenen Kosten Jahr 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Ereignisse 2 15 51 172 387 228 312 290 998 970 1009 977 1407 1046 Tage 2 14 51 105 185 144 156 161 308 344 356 361 349 340 Eingriffe nach 13 EnWG und 14 EEG Seite 14
Horizontale Engpässe (EisMan) Kann meist durch Verlagern von konventioneller Erzeugung behoben werden 16
Vertikale Engpässe (EisMan) Da oftmals im nachgelagerten Netz keine konventionellen Absenkpotentiale vorhanden sind, müssen EE-Anlagen abgeregelt werden 17
EisMan Niedersachsen 18
Projekte in Niedersachsen 19
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www.tennet.eu TenneT ist der erste grenzüberschreitende Übertragungsnetzbetreiber für Strom in Europa. Mit rund 21.000 Kilometern an Hoch- und Höchstspannungsleitungen und 41 Millionen Endverbrauchern in den Niederlanden und in Deutschland gehören wir zu den Top 5 der Netzbetreiber in Europa. Unser Fokus richtet sich auf die Entwicklung eines nordwesteuropäischen Energiemarktes und auf die Integration erneuerbarer Energie. Taking power further
TenneT-Projekte in Deutschland 22
Installierte Photovoltaikleistung in Deutschland 24
Installierte Windleistung in Deutschland 25
Strommix in Deutschland 26
Redispatch-Volumen aller deutschen ÜNB 7 REDISPATCH VOLUMEN 6 Menge in TWh 5 4 3 2 1 0 2013 2014 2015 2016 2017* Daten 2017 Jan bis Mitte Feb 27
Einspeisemanagement (EisMan) TenneT/50Hertz 6 EISMAN VOLUMEN 5 Menge in TWh 4 3 2 1 0 2013 2014 2015 2016 2017* Daten 2017 Jan bis Mitte Feb 28
EisMan TenneT-Regelzone 29
Analyse Mindesterzeugung am 2. Januar 2015 (Freitag) Verlauf korreliert mit Residuallast und Preis (neg. Preise häufig, wenn Residuallast < ca. 20 GW) 50 GW 40 30 20 10 0-10 50 40 /MWh 30 20 10 0-10 Einsenken der Erzeugung bei negativen Preisen (Flexibilitätspotenzial aus marktbasiertem Einsatz sinkt bzw. ist ausgeschöpft) Beitrag zur Mindesterzeugung verantwortet durch KW-Betreiber PROD_min: 20,9 GW 60 GW 50 40 Negative Preise Marktbasierter Einsatz RDV neg durch Anweisung ÜNB Regel neg BES neg PROD_min -20-30 -40-50 -60-70 -80 Residuallast Preis -20-30 -40-50 EE-Einspeisung -60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24-70 -80 Besicherungsleistung: 2,3 GW 30 Beitrag zur Mindesterzeugung verantwortet durch ÜNB 20 Regelleistung: 2,0 GW Redispatch: 1,4 GW 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 30
Analyse Mindesterzeugung am 30. März 2015 (Montag) Kaum Unterschied im Verhalten der Einspeisung im Vergleich zum 2. Januar 50 GW 40 30 20 10 0-10 50 40 /MWh 30 20 10 0-10 PROD_min im Zeitbereich negativer Preise erneut ca. 20 GW Keine grundsätzlich anderen Ursachen für Mindesterzeugung erkennbar Beitrag zur Mindesterzeugung verantwortet durch KW-Betreiber 60 GW 50 40 Negative Preise Marktbasierter Einsatz RDV neg durch Anweisung ÜNB Regel neg BES neg PROD_min -20-30 -40-50 -60-70 -80 Residuallast Preis EE-Einspeisung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24-20 -30-40 -50-60 -70-80 PROD_min: 21,4 GW 30 Besicherungsleistung: 1,6 GW Beitrag zur Mindesterzeugung verantwortet durch ÜNB 20 10 Regelleistung: 1,7 GW Redispatch: 1,3 GW 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 31
Analyse Mindesterzeugung am 12. April 2015 (Sonntag) Etwas höhere Korrelation zu dem zwischen 14 und 16 Uhr stark negativen Preis Dennoch bleibt PROD_min auch in diesen Stunden > ca. 20 GW Beitrag zur Mindesterzeugung verantwortet durch KW- Betreiber PROD_min: 21,0 GW 50 GW 40 Negative Preise Marktbasierter Einsatz RDV neg durch Anweisung ÜNB Regel neg BES neg PROD_min 50 GW 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 -80 Negative Preise Residuallast Preis EE-Einspeisung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 50 /MWh 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 -80 Besicherungsleistung: 1,5 GW 30 Beitrag zur Mindesterzeugung verantwortet durch ÜNB 20 Regelleistung: 2,5 GW Redispatch: 0,5 GW 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 32
Detailauswertung Analyse Technologietypen In allen Tagen machen Braunkohle, Kernenergie, Steinkohle und Gas ca. 95% von PROD_min aus (Braunkohle und Kernenergie knapp 75%) Wegfall von Braunkohle und Kernenergie würde jedoch nicht 1:1 Rückgang der Mindesterzeugung bedeuten (Übernahme der Funktion durch andere Kraftwerke) Anteil von Braunkohle und Kernenergie an PROD_min deutlich höher als an Vorhaltung von Besicherungs- und Regelleistung Anteile o.g. Energieträger dabei praktisch unabhängig vom betrachteten Tag 25000 MW 20000 15000 10000 5000 0 02.01.2015 30.03.2015 12.04.2015 Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Öl Abfall Wasser Pumpspeicher Speicher Sonstige 33
Analyse Technologietypen 25000 MW 20000 15000 10000 Mittl. PROD_min bei neg. Preisen KW mit Wärmeauskopplung Mittlere Temperaturen (Tiefstwerte): 2.1.2015: -10 bis +5 C 30.3.2015: -2 bis +5 C 12.04.2015: -1 bis +8 C 5000 Wärmegeführte Deckung KW zur KWK- Industriebedarf Anlagen 0 02.01.2015 02.01.2015 30.03.2015 30.03.2015 02.01.2015 12.04.2015 30.03.2015 Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Öl Abfall Wasser Pumpspeicher Speicher Sonstige Daten erlauben keinen Rückschluss auf tatsächliche Höhe der Wärmeauskopplung Etwa 50% der KW mit PROD_min (davon ca. 50% aus Braunkohle) sind in der Lage Wärme auszukoppeln Wärmegeführter KWK-Anteil wird durch Gaskraftwerke dominiert Deckung des Industriebedarfs in etwa hälftig aus Steinkohle- und Gaskraftwerken 34
Leistung konventioneller Kraftwerke 35