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Verkehrs­leitsystem für die Energiewende

Das Stromnetz kann ohne teuren Netzausbau viel mehr Ökostrom aufnehmen, wenn bei Engpässen ein kleiner Teil von Wind- und Sonnenenergie intelligent gedrosselt werden darf – eine wissenschaftliche Studie überprüfte diese These von EWE. Wir sprechen mit Dr. Johannes Rolink, der die Studie für die EWE-Forschungsabteilung begleitete, über die Ergebnisse und ihre Bedeutung.

Herr Dr. Rolink, Sie haben eine Studie beauftragt, die untersuchte, ob die Netze doppelt so viel Ökostrom aufnehmen können, wenn sie bis zu 5% davon eben nicht mehr transportieren müssen. Das wirkt erstmal paradox – was steckt dahinter?

Rolink: Es mag widersprüchlich klingen, ist aber logisch: Die meiste Zeit haben die Stromnetze ausreichend Reserve. Es sind wenige Momente, in denen es durch die wetterabhängige Einspeisung der Erneuerbaren Energien eng wird – wenn viel Wind weht, gleichzeitig die Sonne kräftig scheint und Haushalte und Industrie zu diesem Zeitpunkt wenig Energie benötigen.

Bisher muss man das Netz ausbauen, um auch in solchen Situationen jede Kilowattstunde Wind- oder Sonnenstrom aufzunehmen. Das kostet sehr viel Geld für Kapazität, die nur selten benötigt wird. Wo ein solcher Ausbau noch nicht erfolgt ist, werden zudem Windräder und Photovoltaikanlagen vom Netz genommen, um dieses nicht zu überlasten – das ist ebenfalls teuer und energetisch nicht sinnvoll, denn man wirft Strom quasi weg.

EWE hat die These aufgestellt: Wenn man Wind- und Photovoltaikanlagen dort, wo ein Engpass auftritt, gerade so lange und soweit herunterfährt, dass sich die Lage entspannt, kann man auch ohne Netzausbau viel mehr Ökostrom aufnehmen. Das ist ein grundlegendes Umdenken: Statt einer Straße weitere Spuren hinzuzufügen, wenn nur zu wenigen Minuten der Hauptverkehrszeit Stau droht, führt man ein Verkehrsleitsystem mit flexiblen Tempolimits ein. Berechnungen von EWE NETZ haben ergeben, dass doppelt so viel Leistung aus Erneuerbaren Energien in das Netz integriert werden kann, wenn man die Einspeisung je Anlage Windkraft- und Photovoltaikanlage bei Bedarf um maximal fünf Prozent der jährlichen Erzeugung drosselt. EWE erprobt das gerade erfolgreich in einem Feldtest im Landkreis Wittmund.

Unsere Situation ist aber besonders: Wir haben sehr engmaschige Netze, fast ausschließlich Erdkabel und eine lange Tradition bei der Integration von erneuerbaren Energien. Wir wollten daher wissen, ob sich der Ansatz auch auf andere Regionen in Deutschland übertragen lässt – schließlich kann hier ein echter Hebel liegen, um die Energiewende effizienter zu gestalten. Das haben wir an der RWTH Aachen untersuchen lassen.

Die Energiewende als Heraus­forderung für Verteiler­netze im EWE Gebiet

Entwicklung Erneuerbare Energien im EWE-Verteilnetz (Quelle: EWE)

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Die Energiewende als Heraus­forderung für Verteiler­netze im EWE Gebiet

Entwicklung Erneuerbare Energien im EWE-Verteilnetz (Quelle: EWE)

Die Energiewende als Heraus­forderung für Verteiler­netze im EWE Gebiet

Und das Fazit? Kommt aus dem Norden das Energiewende-Rezept für Deutschland? 

Rolink: Ein Patentrezept gibt es nicht – damit die Energiewende im Netz gelingt, wird es immer auch Netzausbau brauchen und intelligente Netztechnik ist ebenfalls ein wichtiger Bestandteil. Was wir aber klar sagen können: Der Ansatz funktioniert grundsätzlich für einen großen Teil der deutschlandweit simulierten Verteilnetze. Zwei Dinge muss man dabei hervorheben:
 Zum einen müssen die regionalen Besonderheiten betrachtet werden. Netze mit viel Photovoltaik verhalten sich anders als solche mit viel Windkraft. Geht es darum, welche „Tempolimits“ nötig sind, kann man das also nur schwer pauschal für ganz Deutschland beantworten.

Zum anderen zeigt die Studie: Damit der Ansatz seine Wirkung voll entfalten kann, muss er intelligent umgesetzt werden – das heißt konkret: mit einer schlauen, flexiblen Fernsteuerung für Windkraft- und Photovoltaikanlagen, einem intelligenten Einspeisemanagement.

Fernsteuerung klingt nach Modelleisenbahn – was bedeutet das in der Praxis?

Rolink: Eisenbahn ist gut, greifen wir die Idee der Verkehrsplanung wieder auf: Wenn wir zu Stoßzeiten Staus und Stop-and-Go-Verkehr vermeiden wollen – ohne weitere Spuren hinzuzufügen, die nur selten ausgelastet werden – können wir permanent und auf der ganzen Strecke die Geschwindigkeit begrenzen. Oder wir können da, wo es wirklich eng wird, zeitweise Tempolimits setzen und diese der aktuellen Verkehrslage anpassen. Die Studie rechnet vor, dass die zweite Variante deutlich mehr Potenzial bietet.

Nur wenn die jeweiligen Wind- und Photovoltaikanlagen über entsprechende Mess- und Steuertechnik verfügen und an ein intelligentes Einspeisemanagement angebunden werden, können wir sehen, wie die Situation vor Ort gerade ist, und Anlagen nur dann und nur soweit drosseln, wie es wirklich nötig ist. Ohne diese Einblicke und die intelligente Steuerung muss man bei Engpässen Anlagen pauschal abregeln und verliert damit oft mehr Strom als nötig.

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Verursacht die Ausstattung mit neuer Technologie nicht zunächst einmal hohe Kosten?

Rolink: Keine Frage: Es ist nicht günstig, solche Technik zu installieren, aber die Untersuchung demonstriert, dass sich das im Vergleich zum pauschalen Abregeln rechnet. Je nach Situation kann die Strommenge, die pro Anlage maximal gedrosselt wird, durch ein intelligentes Einspeisemanagement – also die flexible „Fernsteuerung“ – um rund 80 Prozent gesenkt werden. So wird insgesamt deutlich weniger Strom „weggeworfen“. Das sind sehr große Unterschiede, die dazu führen, dass das intelligente Einspeisemanagement geringere Kosten verursacht als eine pauschale Abregelung von Anlagen, sobald ein Viertel mehr an erneuerbaren Energien am Netz sind, als es ohne zusätzliche Maßnahmen aufnehmen kann.

Hinzu kommt die Prämisse, die die Studie untersucht hat: Wir können viel mehr erneuerbare Energien ohne Netzausbau in unsere Stromverteilnetze integrieren. Da liegt der größte Hebel für Einsparungen – intelligentes Einspeisemanagement wird einen Netzausbau langfristig nicht unbedingt vermeiden können, aber es wird nicht mehr so viel davon nötig sein, und gerade das Zusammenspiel von smarter „Fernsteuerung“ und moderatem Netzausbau dürfte oft die kostengünstigste Alternative stellen. Hier geht es in den nächsten Jahrzehnten um sehr viel Geld!

Das klingt, als sei der Wettstreit der Konzepte gerade eröffnet…

Rolink: Dieser Eindruck ist nicht falsch, wobei es eher um ein Miteinander geht. So zeigen die Forscher zum Beispiel, dass regelbare Transformatoren, die automatisch auf Schwankungen reagieren, im Ortsnetz einen guten Teil der spannungsbedingten Engpässe abfedern können, wie sie oft durch Photovoltaik hervorgerufen werden. Hier müsste man sonst drosseln, womit sich künftig die Frage stellt, ob es im konkreten Fall volkswirtschaftlich am günstigsten ist, solche Trafos zu installieren, die Anlagen fernsteuerbar zu machen, oder beides zusammen.

Sicher ist: Die Ziele und der Fahrplan der Energiewende sind klar, nun geht es darum, den günstigsten Weg zu finden – und der wird sich jeweils aus einem Zusammenspiel der Lösungen ergeben, die vor Ort am besten funktionieren.

Prognose: Wie entwickeln sich die Erneuerbaren Energien im EWE-Netzgebiet?

Quelle: EWE Potenzialanalyse 2012

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Prognose: Wie entwickeln sich die Erneuerbaren Energien im EWE-Netzgebiet?

Quelle: EWE Potenzialanalyse 2012

Prognose: Wie entwickeln sich die Erneuerbaren Energien im EWE-Netzgebiet?

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