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Agora Toolbox für die Stromnetze

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Agora Energiewende | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien Offshore-Windenergieanlagen vor den Küsten Deutschlands in das Stromnetz ein. 28 Der Großteil der Erneuerbare-Energien-Anlagen, insbesondere Onshore-Windenergie- und Photovoltaikanlagen, ist geografisch verteilter über die Fläche (also dezentraler) und verfügt über eine wesentlich geringere Nennleistung pro Anlage im Vergleich zu konventionellen Großkraftwerken. Im Jahr 2016 betrug die durchschnittliche Anlagenleistung im kumulierten Onshore-Windenergieanlagenbestand 1,68 Megawatt. 29 Die 41 Gigawatt Photovoltaik verteilen sich auf insgesamt 1,5 Million Anlagen. 30 Größere Kapazitäten werden bei Offshore-Windparks und Großflächenphotovoltaikanlagen erreicht, die eher mit der Leistung von Großkraftwerken vergleichbar sind, sowie bei großen Onshore-Windparks. Die zukünftige Netzinfrastruktur muss für internationalen und überregionalen Ausgleich ausgelegt sein: Dies gilt sowohl für die Integration Erneuerbarer Energien als auch für die verstärkte europäische Marktintegration. Innerhalb der europäischen Marktintegration stellen die zunehmenden Import- und Exportkapazitäten für elektrische Energie zwischen Deutschland und seinen Nachbarländern eine wichtige Flexibilitätsoption dar, um überregionalen Ausgleich zu ermöglichen. Aufgrund seiner zentralen Lage fungiert Deutschland gewissermaßen als Drehscheibe inmitten des europäischen Systemverbunds, bei dem der grenzüberschreitende Austausch zur Erweiterung des Energiebinnenmarktes weiter zunehmen wird. Im Jahr 2015 waren Höchststände im Stromexport – insbesondere nach Österreich und in die Niederlande – zu verzeichnen; die mittlere verfügbare Übertragungskapazität zu den Nachbarländern betrug insgesamt 19,7 Gigawatt (Import- und Exportkapazitäten). 31 Die grenzüberschreitenden Lastflüsse lagen bei 111 Terawattstunden (TWh), davon waren 79 TWh Exporte und 32 TWh Importe. Zum Vergleich: Die gesamte Nettoerzeugungsmenge in Deutschland im Jahr 2015 betrug 595 TWh. 32 Weitere Interkonnektoren für den grenzüberschreitenden Handel sind in Planung für die kommenden Jahre. So ist beispielsweise für das Jahr 2020 die Inbetriebnahme des Interkonnektors Aachen Lüttich Electricity Grid Overlay (ALEGrO) zwischen Deutschland und Belgien sowie die Fertigstellung von NordLink zwischen Norwegen und Deutschland vorgesehen, wo der Probebetrieb mit physikalischer Einspeisung bereits im vierten Quartal 2019 starten soll. ALEGrO verfügt über eine Transportkapazität von rund 1.000 Megawatt und wird Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) als Übertragungstechnologie nutzen, voraussichtlich als Erdkabel. NordLink ist eine 623 Kilometer lange HGÜ-Verbindung mit 1.400 Megawatt Kapazität, welche den Handel von EE-Strom – insbesondere von Wasserkraft und Windenergie – zwischen Norwegen und Deutschland ermöglichen wird. Zudem wird das COBRAcable, welches auch durch deutsche Gewässer gelegt wird, als Verbindung zwischen dem niederländischen und dänischen Strommarkt gebaut. 33 Der Einsatz von Phasenschiebern, wie beispielsweise an der deutsch-polnischen Grenze, sowie die Einführung der Engpassbewirtschaftung an der deutschösterreichischen Grenze, die ab Oktober 2018 an der zuvor gemeinsamen Stromgebotszone gelten soll, sind weitere Entwicklungen, die Einfluss auf den Betrieb des Übertragungsnetzes in Deutschland haben werden. Mit einer Zunahme an Onshore-Windenergie und Photovoltaikanlagen wird mehr Strom direkt in die Verteilnetze eingespeist. Dies führt zu bidirektionalen Leistungsflüssen und Rückspeisungen in das Übertragungsnetz. 28 Deutsche Windguard (2017b) 29 Deutsche Windguard (2017a) 30 Deutsche Windguard (2017b) 31 BNetzA und Bundeskartellamt (2016) 32 BNetzA und Bundeskartellamt (2016) 33 Amprion (2017), TenneT (2017a) und TenneT (2017b) 20

STUDIE | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien Der Großteil der Erneuerbare-Energien-Anlagen – rund 98 Prozent – ist direkt an das Verteilnetz angeschlossen. 34 Über die letzten Jahre hat damit die installierte Leistung in den unterlagerten Spannungsebenen stark zugenommen. Während Onshore- Wind energieanlagen zum Großteil an die Mittel- und Hochspannungsebene angeschlossen werden (Abbildung 3), speisen Solarstromanlagen (Aufdachanlagen) vor allem in die Niederspannungsebene ein. Wenn die elektrische Energie lokal nicht verbraucht wird, wird sie in höhere Spannungsebenen transportiert. Im Verteilnetz findet regionaler Ausgleich insbesondere über das Hochspannungsnetz (110 Kilovolt) statt. Es kann allerdings auch zu Rückspeisungen vom Verteilnetz in das Übertragungsnetz kommen. Mit diesem Strom können Lastzentren wie Städte beliefert 34 E-Bridge et al. (2014) werden. Anstelle des früheren Top-down-Ansatzes, bei dem Strom ausschließlich von konventionellen Kraftwerken über das Übertragungs- und Verteilnetz zum Verbraucher transportiert wurde, kommt es nun zu „Gegenverkehr“ in Form von bidirektionalen Leistungsflüssen. Mit der Abkehr vom früheren System mit unidirektionalen Leistungsflüssen stellen sich neue Koordinationsfragen in Netzplanung und Netzbetrieb zwischen dem Übertragungs- und dem Verteilnetz. Zudem sind zunehmend Anlagen für die Erbringung von netztechnisch notwendigen Systemdienstleistungen relevant, die direkt an das Verteilnetz angeschlossen sind. Da EE-Anlagen inzwischen eine systemrelevante Größe bei gleichzeitiger Abnahme von Synchrongeneratoren – also den konventionellen Kraftwerken – darstellen, bedeutet das auch, dass sie zunehmend zur Netzstabilität und Systemsicherheit beitragen müssen. Entwicklung der installierten Leistung für Windenergieanlagen an Land und Photovoltaikanlagen je Spannungsebene 2008-2015 Abbildung 3 30.000 22.500 15.000 7.500 0 Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige [ MW ] Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige Windenergie an Land Solare Strahlungsenergie Sonstige 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 HS HS/MS MS MS/NS NS BNetzA (2016b) 21

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