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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 ist am 31. Dezember 2015 in Kraft getreten. 55 Es enthält insgesamt 43 Vorhaben, wovon 17 länder- oder grenzüberschreitend sind. 1.6.2. Netzbetrieb 1.6.2.1. Systemdienstleistungen – Frequenzund Spannungshaltung Gemäß Energiewirtschaftsgesetz sind die Betreiber von Energieversorgungsnetzen dazu verpflichtet, „ein sicheres, zuverlässiges und leistungsfähiges Energieversorgungsnetz diskriminierungsfrei zu betreiben“. 56 Da Strom ein Echtzeitgut ist, muss die Versorgungssicherheit stets gewährleistet sein – also auch, wenn der Strom über viele Kilometer innerhalb Deutschlands oder des europäischen Verbundnetzes transportiert wird. Eine Voraussetzung ist dafür im deutschen Drehstromnetz, dass Strom, Frequenzen und Spannungen überall im Netz innerhalb eng definierter Parameter konstant bleiben, damit es zu keinen Grenzwertverletzungen kommt, die den sicheren Netzbetrieb gefährden. Die Frequenz ist eine systemweite Größe: Erzeugung und Verbrauch müssen stets im Gleichgewicht sein, damit die Netzfrequenz von 50 Hertz bis auf geringe regeltechnische Abweichungen eingehalten wird. Wenn mehr Strom produziert als verbraucht wird, kommt es zu einem Anstieg der Netzfrequenz. Umgekehrt sinkt die Frequenz, wenn der Strombezug die -einspeisung übersteigt. Die Übertragungsnetzbetreiber haben die Regelverantwortung und müssen für die Frequenzhaltung die Schwankungen im Netz durch den Einsatz von Regelenergie (Primär-, Sekundär- und Tertiärregelreserve) ausgleichen. Zudem müssen sie den Austausch mit anderen Verbundnetzen regeln. 57 Da Deutschland im Zentrum Europas liegt, schließt das nicht nur die Importe und Exporte innerhalb der vier deutschen Regelzonen mit ein, sondern ebenso die mit den Nachbarländern, zu denen Interkonnektoren bestehen. Es obliegt der Verantwortung der Übertragungsnetzbetreiber, „dauerhaft die Fähigkeit des Netzes sicherzustellen, die Nachfrage nach Übertragung von Elektrizität zu befriedigen und insbesondere durch entsprechende Übertragungskapazität und Zuverlässigkeit des Netzes zur Versorgungssicherheit beizutragen“. 58 Die Spannungshaltung durch Blindleistungsbereitstellung ist hingegen eine lokale Größe, die von Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern erbracht wird. Blindleistung kann von konventionellen Kraftwerken sowie von EE-Anlagen erzeugungsseitig bereitgestellt werden. Alternativ können technische Anlagen, die keinen Strom erzeugen, rein netzseitig zur Bereitstellung von Blindleistung dienen – sogenannte Blindleistungskompensationsanlagen. Es ist explizit im EnWG vorgesehen, dass Übertragungsnetzbetreiber auch solche geeigneten technischen Anlagen etwa zur Bereitstellung von Blind- und Kurzschlussleistung nutzen können. 59 Für die Lieferung von Blindleistung für das Übertragungsnetz sind sie meist direkt am Übertragungsnetz an den Tertiärwicklungen der Transformatoren oder in unterspannungsseitigen Schaltfeldern der Übergabestellen zwischen Übertragungs- und Verteilnetzen angeschlossen. 60 Im technischen Sinne ist es der Netzbetreiber, der die Systemdienstleistungen Frequenz- und Spannungshaltung erbringt. Die Erzeugungsund Kompensationsanlagen liefern hingegen die Vorleistungen Regelenergie beziehungsweise Blindarbeit, die für die jeweilige Systemdienstleistung (Frequenz- und Spannungshaltung) benötigt werden. 61 58 § 12 Abs. 3 S. 1 EnWG 59 § 12 Abs. 3 S. 2 EnWG 60 50Hertz et al. (2015) 55 BBPlG (2015) 56 § 11 S. 1 EnWG 57 § 12 Abs. 2 EnWG 61 vgl. Differenzierung in TC (2007). Übertragungsnetzbetreiber erbringen die Systemdienstleistungen Frequenz- und Spannungshaltung. Analog erbringen Verteilnetzbetreiber ebenfalls die Systemdienstleistung Spannungshaltung. 26

STUDIE | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien Des Weiteren können Übertragungsnetzbetreiber besondere netztechnische Betriebsmittel vorhalten, „um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Elektrizitätsversorgungssystems bei einem tatsächlichen örtlichen Ausfall eines oder mehrerer Betriebsmittel im Übertragungsnetz wieder herzustellen. Mit dem Betrieb besonderer netztechnischer Betriebsmittel sind Dritte zu beauftragen“. 62 Gemäß EnWG 63 sind Netzbetreiber dazu verpflichtet, allgemeine technische Mindestanforderungen festzulegen. Die technischen Mindestanforderungen, die Erzeugungs- und Kundenanlagen beim Netzanschluss an die öffentlichen Energieversorgungsnetze zu erfüllen haben, sind in den Technischen Anwendungsregeln (TAR) für die jeweilige Spannungs ebene vorgegeben. 64 Die TAR für die Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchstspannung werden vom Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) im Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik (VDE) erarbeitet und mit Stakeholdern konsultiert. Im Rahmen der Überarbeitung der Anwendungsregeln, die gegenwärtig alle vier Jahre stattfindet, ist der FNN vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) zudem beauftragt, auch die europäischen Netzkodizes (European Network Codes) im deutschen Regelwerk umzusetzen und zu konkretisieren. 1.6.2.2. Maßnahmen zur Behebung von Netzengpässen und Gefährdungen des Elektrizitäts versorgungssystems In Abgrenzung zur Systembilanz als globale, systemweite Größe kann es lokal im Netz zu Engpässen kommen, wenn ein elektrisches Betriebsmittel den notwendigen Leitungsbedarf nicht übertragen kann. So ist beispielsweise bei Freileitungen für den maximal zulässigen Betriebsstrom der zu begrenzende Durchhang der Leiterseile ausschlaggebend, 62 § 11 Abs. 3 EnWG 63 § 19 Abs. 1 und Abs. 3 EnWG 64 Dies umfasst die TAR (Technische Anwendungsregel) Niederspannung, TAR Mittelspannung, TAR Hochspannung und TAR Höchstspannung. aber auch andere Betriebsmittel wie Transformatoren können Engpässe darstellen. Wie bereits erwähnt, gilt grundsätzlich bei der Netzplanung und Betriebsführung als Sicherheitsstandard das (n-1)-Kriterium. Dies bedeutet, dass die Netzsicherheit bei maximalen Übertragungsaufgaben auch dann gewährleistet sein muss, wenn ein Betriebsmittel (zum Beispiel eine Leitung oder ein Transformator) ausfällt oder abgeschaltet wird. In der Praxis können vorübergehend lokal jedoch auch höhere Belastungen eintreten. So legen Übertragungsnetzbetreiber ihre Netze (n-1)-sicher mit jeweils zwei Stromkreisen aus, damit die Belastung bei maximal 50 Prozent liegt. Jedoch gibt es lokal auf bestimmten Abschnitten – wie dieses Beispiel vom Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz Transmission zeigt – in besonderen Fällen beim Netzbetrieb auch Ausnahmen: „Allerdings können aufgrund der engen Vermaschung des Netzes auch lokale Belastungen von etwa 70 Prozent zulässig sein“. 65 Wenn ein System ausfällt, würde das andere System kurzfristig auf hundert Prozent gefahren werden. Es geht jedoch darum, langfristig durch „den rechtzeitigen Netzausbau und das aktive Mitwirken aller Beteiligten […] derartige gefährliche Situationen“ zu vermeiden. 66 Wenn sich die Überlastung eines elektrischen Betriebsmittels aufgrund der sich einstellenden Stromflüsse ergibt, müssen die Netzbetreiber Maßnahmen ergreifen, um Netzengpässen vorzubeugen oder diese zu beheben, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Um Gefährdungen oder Störungen im Elektrizitätsversorgungssystem zu beseitigen, stehen den Übertragungsnetzbetreibern verschiedene Instrumente zur Verfügung: →→Netzbezogene Maßnahmen: Diese Maßnahmen umfassen insbesondere Netzschaltungen. 67 65 50Hertz (2017) 66 50Hertz (2017) 67 § 13 Abs. 1 Nr. 1 EnWG 27

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