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Studie zur Konventionellen Mindesterzeugung

Auch bei hoher Einspeisung erneuerbarer Energien ins Stromnetz produzieren konventionelle Kraftwerke noch Strom. Das zeigt eine aktuelle Studie des Beratungsunternehmens Consentec im Auftrag der vier Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz, Amprion, Tennet und TransnetBW. In Zeiten negativer Börsenpreise sind aktuell rund 25 bis 30 Gigawatt (GW) konventionelle Kraftwerke am Netz. Verantwortlich für diese sogenannte Mindesterzeugung sind ganz unterschiedliche Sachverhalte. Eines ist jedoch aus der Untersuchung klar ersichtlich: Es gibt Potenziale und Maßnahmen, um die Mindesterzeugung zu senken.Zusammenfassend zeigt die Studie vielfältige Ursachen von Mindesterzeugung auf

B-20

B-20 Mindesterzeugung, Abschlussbericht, 25. Januar 2016 synchron angebundenen Nachbarländern Österreich und Schweiz, aus der Kurzschlussleistungsbeiträge ggf. auch aus Pumpspeicherkraftwerken im Phasenschieberbetrieb erbracht werden können, zu sehen. • Welche Technologien der Stromerzeugung kommen in Deutschland langfristig zum Einsatz? Z. B. werden auch (Gas-)Turbinen von AA-CAES (bei Ein- und Ausspeicherung) sowie zur Wiederverstromung über Methanisierung gewonnenen Erdgases (im Erzeugungsbetrieb) Beiträge zur Kurzschlussleistung bieten können. Nach vorläufiger Einschätzung scheinen uns auch mit Blick auf das nötige Kurzschlussleistungsniveau keine unüberwindbaren Hindernisse für den Verzicht auf eine konventionelle Mindesterzeugung zu bestehen: • Die von Umrichtern beigesteuerten Kurzschlussstrombeiträge können prinzipiell ein ausreichendes Kurzschlussstromniveau bereitstellen. Dies kann aber ggf. eine kostenintensive Überdimensionierung der Umrichter erfordern. Darüber hinaus ist nicht abschließend zu beurteilen, ob zugestandene Anschwingzeiten (erstmaliges Erreichen eines Toleranzbandes um den geforderten Blindstrom), die nach aktuell geltender SDLWindV z. B. bei 30 ms liegen, für die o. g. Anforderungen ausreichend sind. Allerdings gibt es für Neuanlagen bereits heute Regelungen, die einen obligatorischen Beitrag zur Netzstützung umfassen, so dass die technischen Voraussetzungen zur Verkürzung der Zeitkonstanten in Form einer entsprechenden Blindstromstatik im Prinzip realisierbar sind. • Hilfsweise wäre ggf. auch hier über den Betrieb von dedizierten Phasenschiebergeneratoren nachzudenken, die ergänzend notwendige Kurzschlussstrombeiträge bereitstellen können. Der bereits in der Praxis häufig auftretende Fall des Phasenschieberbetriebs von Pumpspeicherkraftwerken zeigt, dass auf eine heute verfügbare und umfangreich erprobte Technik bei der Option des gezielten Neubaus von Phasenschiebergeneratoren zurückgegriffen werden kann. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Umrüstung von fossilen Kraftwerken zu Phasenschiebergeneratoren, wie die bisherigen Betriebserfahrungen mit dem stillgelegten KKW Biblis A zeigen. • Darüber hinaus können auch Druckluftspeicherkraftwerke einen Beitrag zum Kurzschlussstrom liefern. Insbesondere moderne AA-CAES, die einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad von rund 70 % aufweisen und unabhängig von fossilen Brennstoffen sind erscheinen dafür in einem künftigen Energieversorgungssystem generell als geeignet, stellen

Mindesterzeugung, Abschlussbericht, 25. Januar 2016 B-21 jedoch noch nicht den Stand der Technik dar. Da die wesentlichen Systemkomponenten noch zu entwickeln sind, ist zu erwarten, dass deren Realisierung mit erheblichem wirtschaftlichem Aufwand verbunden ist. • Aus technischer Sicht ist auch der Prozess der Wiederverstromung über Methanisierung gewonnenen Erdgases (Power-to-Gas) geeignet, um einen Beitrag zum Kurzschlussstrom zu liefern. Das Potenzial erscheint jedoch unter verschiedenen Gesichtspunkten beschränkt. Einerseits ist die Höhe des Ausnutzungsgrads technologisch limitiert (und im Vergleich zu anderen Ansätzen zur energetischen Nutzung überschüssiger EE-Erzeugung geringer) und andererseits sind die erforderlichen Investitionskosten insbesondere durch den Methanisierungsprozess vergleichsweise hoch. Zwar ist anzunehmen, dass sich unter der Annahme eines steigenden Anteils der fluktuierenden Stromerzeugung aus Wind und Sonne die Wirtschaftlichkeit des Power-to-Gas Konzepts verbessert, allerdings erscheinen alternative Ansätze aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten attraktiver. Es zeigt sich, dass es eine Vielzahl von Alternativen zur Bereitstellung von Kurzschlussleistung aus Synchrongeneratoren gibt. Dennoch liegen Betriebserfahrungen mit großen Drehstromverbundsystemen ohne Synchrongeneratoren bisher nicht vor. Untersuchungen zur konkreten Umsetzung und ggf. Verfeinerung zuvor genannter Optionen sind Bestandteil weiterer Forschungsarbeiten. B.2 Gewährleistung des sicheren Netzbetriebs B.2.1 Redispatch Eine Notwendigkeit zur konventionellen Mindesterzeugung aufgrund der notwendigen Gewährleistung der (n-1)-Sicherheit ergibt sich heute insbesondere infolge des teilweise extrem hohen Redispatchaufwands. Dieser ergibt sich hauptsächlich daraus, dass die Transportaufgabe (v. a. bei starker EE-Erzeugung im Norden) in Nord-Süd-Richtung die Übertragungskapazität des Netzes im derzeitigen Netzausbauzustand übersteigt. Sofern der Redispatch innerhalb Deutschlands bilanzneutral gestaltet werden soll, erfordert dies neben der notwendigen Leistungsabsenkung, die primär in konventionellen, im Bedarfsfall aber auch in EE- Erzeugungsanlagen erfolgt, auch eine Leistungserhöhung in äquivalenter Höhe. Unter heutigen Rahmenbedingungen ist es nicht in jeder Situation möglich, diesen Ausgleich zur Sicherstellung der Bilanzneutralität alleine mit hydraulischen Anlagen (v. a. Pumpspeicherwerken)

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