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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 zu beachten, dass die höhere Kapazität vom Wetter abhängt, also nicht immer zur Verfügung steht. 3.2.2. Anwendungsfälle Wie bereits erwähnt, bieten die beiden Technologien sich an, um in manchen Fällen Netzausbau zu vermeiden oder zumindest zu verschieben. Dementsprechend wurde der Einsatz von FLM im Netzentwicklungsplan 2030 und schon im vorherigen NEP grundsätzlich berücksichtigt, das heißt, bei der Netzplanung wurden bei allen infrage kommenden Leitungen die durch FLM erhöhten Übertragungsgrenzen angenommen. Ertüchtigungen mit HTLS werden auf einzelnen dafür geeigneten Leitungen als Verstärkungsmaßnahme vorgesehen. 99 Neben dem Netzausbau lassen sich durch die beiden Maßnahmen auch Redispatch und Einspeisemanagement verringern. Freileitungsmonitoring kommt schon seit einigen Jahren bei den deutschen Netzbetreibern zum Einsatz und ist weltweit verbreitet. Vor allem in Kombination mit Windenergie kann FLM sinnvoll sein, weil zu Zeiten mit hohen Windgeschwindigkeiten, also hoher Einspeisung, auch gleichzeitig die Leitung besser gekühlt wird und damit eine höhere Leistung übertragen werden kann. Auch für HTLS gibt es Projekte sowohl in Deutschland als auch weltweit. Es gibt mehrere internationale Hersteller, die verschiedene Leitermaterialien verwenden. Im Folgenden werden einige Anwendungsbeispiele für die beiden Maßnahmen aufgezählt: Freileitungsmonitoring: →→Amprion fährt einen witterungsabhängigen Betrieb der hochbelasteten Nord-Süd-Leitungen. 100 →→TenneT betreibt zurzeit etwa 4.300 Kilometer der Freileitungen mit FLM. Das entspricht einem Anteil von mehr als 40 Prozent seines Gesamtnetzes. Bei dem von TenneT angewendeten Prinzip wird aus 99 50Hertz et al. (2017), Teil 2 100 dena und BET (2017) aktuellen Wetterdaten an der Leitung die maximale Strombelastbarkeit berechnet und dynamisch angepasst. 101 →→TransnetBW führt eine Sommer-/Winterumschaltung der Strombelastbarkeiten jeweils im April und Oktober durch. 102 →→50Hertz: temperaturbedingte Belastbarkeiten auf bestimmten Kuppelleitungen (Krajnik (Polen) – Vierraden, baubedingt gerade außer Betrieb, sowie Mikulowa (Polen) – Hagenwerder) und bei der Leitung Streumen-Röhrsdorf (aktuell wegen Seilrissen ausgesetzt) 103 →→Die Netzbetreiber in Australien und Neuseeland wenden verschiedene Methoden von FLM in großem Maßstab an. Beispielsweise werden auf Tasmanien die Stromgrenzen in Abhängigkeit von der aktuellen Windgeschwindigkeit bestimmt. Dadurch sind bis zu 40 Prozent höhere Übertragungsleistungen im Vergleich zu jahreszeitenbasierten Grenzen möglich. Auch der Australian Energy Market Operator (AEMO) berücksichtigt die dynamischen Grenzen bei der Planung des Markt- Dispatches. Durch die Kenntnis dynamischer Grenzen kommt es seltener zu vermuteten Engpässen aufgrund unterschätzter Übertragungskapazität, und Redispatch kann minimiert werden, was einen positiven Einfluss auf den Strompreis hat. 104 Hochtemperaturleiterseile: →→HTLS-Pilotabschnitte sind bei Amprion (380-Kilovolt-Leitung Hanekenfähr – Merzen, siehe oben), bei TenneT (220-Kilovolt-Leitung Abschnitt Stade – Sottrum) und TransnetBW (220-Kilovolt-Leitung Daxlanden – Weier) im Einsatz; 50Hertz setzt HTLS auf der 380-Kilovolt- Leitung Remptendorf – Redwitz ein. 105 101 Meinecke, M. (2017), TenneT (2010) 102 dena und BET (2017) 103 dena und BET (2017) 104 Athanasius, G. et al. (2014) 105 dena und BET (2017) 40

STUDIE | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien →→Im NEP 2030 ist der Einsatz von HTLS vereinzelt vorgesehen. Beispiele dafür sind unter anderem die Maßnahmen P49 und P171. Maßnahme P49 beschreibt den Einsatz von HTLS auf der Trasse Daxlanden – Eichstetten im Gebiet von TransnetBW. Maßnahme P171 beschreibt den Einsatz von HTLS auf der Trasse Hanekenfähr – Merzen im Gebiet von Amprion. Bei einigen weiteren Leitungen werden HTLS grundsätzlich in Betracht gezogen, aber die Umsetzbarkeit ist aufgrund verschiedener Restriktionen (siehe Kapitel 3.2.3) noch nicht geklärt. 106 →→In einem Bericht von 2013 beschreibt der Tiroler Netzbetreiber TINETZ-Stromnetz Tirol AG den Einsatz von HTLS zur Erhöhung der Übertragungskapazität auf einer seiner 220-Kilovolt-Trassen. Im vorliegenden Fall wäre eine Erhöhung der Spannung auf 380 Kilovolt die technisch bevorzugte Lösung zur Beseitigung des Engpasses, allerdings sind dafür Vorlaufzeiten von bis zu 20 Jahren nötig. Da aber schon damals Überschreitungen der thermischen Grenzen festgestellt wurden, musste für den Übergang eine kurzfristig realisierbare Lösung gefunden werden. Deshalb entschied sich der Netzbetreiber, die Trasse mit STACIR-Leiterseilen zu ertüchtigen. Dadurch konnte die Übertragungskapazität der Leitung um 90 Prozent erhöht werden. Gleichzeitig stiegen aufgrund der höheren Leitertemperatur von bis zu 180 Grad Celsius allerdings auch die Verluste. 107 →→In Irland soll der Anteil Erneuerbarer Energien am Erzeugungsmix auf 40 Prozent bis zum Jahr 2020 wachsen. Gleichzeitig wächst auch die Nachfrage nach Elektrizität auf der Insel stark an. Demzufolge besteht ein erhöhter Bedarf an Übertragungskapazität im irischen Stromnetz. Aufgrund strenger Vorschriften und Widerstands in der Bevölkerung lässt sich der nötige Netzausbau, ähnlich wie in Deutschland, aber nicht zeitnah umsetzen. Um diese Hindernisse zu umgehen, begann der irische Netzbetreiber EirGrid im Jahr 2010 mit der Instal- 106 50Hertz et al. (2017) 107 TINETZ-Stromnetz Tirol AG (2013) lation von HTLS. Bis heute wurden etwa 600 Kilometer 110-Kilovolt- und 220-Kilovolt-Freileitungen mit Gap-Type-Leitern (GZTACSR) ertüchtigt. Diese HTLS-Technologie ermöglicht eine Erhöhung der Übertragungskapazität um etwa 60 Prozent. 108 3.2.3. Bewertung, Anwendungsgrenzen und Hemmnisse Wie in den vorherigen Abschnitten beschrieben, bieten FLM und HTLS einige Vorteile (Erhöhung der Übertragungskapazität, vergleichsweise einfache Umsetzung, Reduzierung des Netzausbaus). Durch die Nutzung dieser Technologien kann Netzausbau also in manchen Fällen reduziert beziehungsweise verschoben werden. Trotzdem kommt keine der beiden Technologien, obwohl sie hinlänglich bekannt und erprobt sind, flächendeckend zum Einsatz. Das liegt zunächst einmal an den Kosten. Das gesamte Netz flächendeckend auf HTLS beziehungsweise FLM umzurüsten wäre ineffizient und nicht zweckmäßig, da damit höhere Kosten als bei herkömmlichen Freileitungen verbunden sind, ohne dass alle Leitungen von Engpässen betroffen sind. Abgesehen davon gibt es beim Einsatz der Technologien auch einige weitere Nachteile und Restriktionen: →→Beide Maßnahmen bewirken nur eine Anhebung der Strombelastbarkeit (thermische Grenze). Sonstige Grenzen, wie zum Beispiel Stabilitätsgrenzen (siehe Kapitel 2.4) werden nicht beeinflusst. So kann es sein, dass nicht das volle Potenzial der Maßnahme ausgenutzt wird oder die Technologie sogar komplett wirkungslos bleibt, wenn der Strom aus Stabilitätsgründen nicht weiter erhöht werden kann. Wenn tatsächlich eine Stabilitätsgrenze der begrenzende Faktor ist, kann möglicherweise durch den Einsatz von Online-DSA (Kapitel 3.5) ein situationsabhängiger Grenzwert bestimmt werden. →→Auch bei HTLS und FLM müssen die Anforderungen der 26. Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV; Grenzwerte für elektrische und magnetische Felder) und der TA Lärm (Grenzwerte für 108 Geary, R. et al. (2012), EirGrid (2017) 41

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