Aufrufe
vor 11 Monaten

Systemsicherheit 2050

  • Text
  • Insbesondere
  • Frequenzgradienten
  • Spannungshaltung
  • Szenario
  • Anlagen
  • Systemdienstleistungen
  • Bedarf
  • Anforderungen
  • Momentanreserve
dena-Studie zu Systemdienstleistungen und Aspekte der Stabilität im zukünftigen Stromsystem

Erzeugungsadäquanz –

Erzeugungsadäquanz – nur ein Aspekt der Versorgungssicherheit In den letzten Jahren haben verschiedene umfangreiche Studien Transformationspfade zu einer Treibhausgasreduktion von 80 bis 95 Prozent bis 2050 untersucht 4 . Unter anderem die dena-Leitstudie Integrierte Energiewende hat dabei gezeigt, dass durch erhöhte Anstrengungen in allen Sektoren und durch die Weiterentwicklung bereits heute vorhandener Technologien die klimapolitischen Ziele erreicht werden können. Untersucht wird dabei, wie viel gesicherte Leistung erforderlich ist, um die Jahreshöchstlast abzudecken. Darüber hinaus hat insbesondere der Vergleich unterschiedlicher Studien die Frage aufgeworfen, inwieweit die Energieerzeugung auf die Überbrückung einer sogenannten kalten Dunkelflaute 5 ausgelegt werden sollte. Trotz zum Teil deutlich abweichender Annahmen und Ergebnisse sind sich die Studien in ihrem Fazit weitgehend einig. Eine zuverlässige Stromproduktion und das Erreichen der Klimaschutzziele sind kein Widerspruch. Versorgungssicherheit wird im Rahmen der Studien allerdings vor allem mit Blick auf die sogenannte Erzeugungsadäquanz – die zuverlässige Erzeugung der nachgefragten Energiemengen – betrachtet (vgl. Abbildung 1). langfristig & statisch kurzfristig & dynamisch Systemdienstleistungen Systemadäquanz Erzeugungsadäquanz Systemsicherheit und -stabilität Maßnahmen der Systemstabilität Netzadäquanz systemische Anforderungen an Betriebsmittel Veränderungen im Stromsystem Liberalisierung des Strommarkts Erneuerbare Energien Dezentralisierung Digitalisierung Sektorkopplung Abbildung 1: Klassische Elemente der Versorgungssicherheit und -zuverlässigkeit 4 Unter anderem (dena, 2018), (Fraunhofer ISI u. w., 2017), (The Boston Consulting Group, Prognos, 2018), (ESYS, 2017). 5 Unter anderem dena-Leitstudie Integrierte Energiewende (dena, 2018), BMWi-Langfristszenarien für die Transformation des Energiesystems in Deutschland (Fraunhofer ISI u. w., 2017). 10 – Teil 1

Systemsicherheit als zweites wesentliches Element für Versorgungssicherheit Die Notwendigkeit, jederzeit ausreichend Energie zu erzeugen, um die Stromnachfrage decken zu können, ist allerdings nur ein Aspekt der Versorgungssicherheit (vgl. Abbildung 1). Für eine sichere und unterbrechungsfreie Stromversorgung muss das System in der Lage sein, technische Grenzwerte im Normalbetrieb einzuhalten sowie Störungen im Systembetrieb zu vermeiden und dynamisch auf eintretende Fehler zu reagieren. Die notwendigen Fähigkeiten und Eigenschaften werden unter dem Begriff Systemsicherheit zusammengefasst. Ein wichtiges Element der Systemsicherheit sind die Systemdienstleistungen. Sie sorgen u. a. dafür, dass im laufenden Betrieb technische Grenzwerte eingehalten werden, und bringen die Handelsergebnisse der Strommärkte durch Maßnahmen wie den Redispatch oder die Erbringung von Regelleistung mit den physikalischen Gegebenheiten im Stromsystem in Einklang. Darüber hinaus sind für das Eintreten von Störfällen Stabilitätsmaßnahmen vorgesehen, um den teilweisen Ausfall, die Verbreitung von Störungen oder sogar den vollständigen Blackout des Systems abzuwenden. Auf Grundlage der Transformationspfade, die das Szenario EL95 6 aus der dena-Leitstudie Integrierte Energiewende und das Basisszenario 7 der Langfrist- und Klimaszenarien des BMWi beschreiben, untersucht die vorliegende Studie, wie sich die Veränderungen des Energiesystems auf den Systembetrieb und die Systemsicherheit 2050 auswirken. Auf Datenbasis der beiden Szenarien werden die Auswirkungen auf die systemischen Anforderungen an die Bereitstellung von Systemdienstleistungen sowie die Beherrschung eines System Splits – eines Teilaspekts der Stabilität – analysiert. Durch einen Abgleich mit den technischen Fähigkeiten zukünftiger Erzeugungsanlagen, flexibler Verbraucher und Speicher wird aufgezeigt, durch welche technischen Lösungen die entstehenden Bedarfe auch zukünftig gedeckt werden können. Obwohl die betrachteten Szenarien in wesentlichen Ausprägungen, wie den angestrebten Klimazielen, der installierten Leistung von erneuerbaren Energieanlagen und dem grenzüberschreitenden Stromaustausch, deutlich voneinander abweichen, unterscheiden sich die zentralen Erkenntnisse nur unwesentlich. In vielen Stunden des Jahres müssen Vorleistungen, die bisher noch fast ausschließlich von konventionellen Kraftwerken erbracht werden, durch neue Netznutzer und zusätzliche Netzbetriebsmittel bereitgestellt werden. Beispielsweise bei der Regelleistung verfügen Erzeugungsanlagen, flexible Verbraucher und Speicher bereits heute über die erforderlichen technischen Fähigkeiten. In anderen Bereichen sind notwendige technische Fortschritte greifbar. Wenn die Betriebsführung z. B. durch neue Regelungsverfahren weiterentwickelt wird und technische Vorgaben sowie der regulatorische Rahmen vorausschauend angepasst werden, kann auch in einem klimaneutralen Energie system ein sicherer und zuverlässiger Systembetrieb gewährleistet werden. Untersuchungsschwerpunkt Der Fokus der vorliegenden Studie liegt auf den technischen Optionen, die sich für die verschiedenen Systemdienstleistungen und ausgewählte Aspekte der Stabilität in den betrachteten Zielsystemen ergeben. Es zeigt sich, dass für alle betrachteten Bereiche ein zukünftiger Systembetrieb technisch darstellbar ist, der im wesentlichen auf einer Fortschreibung der heutigen Ansätze beruht. Die Studie schließt nicht aus, dass es grundsätzlich alternative Ansätze geben kann. Diese waren jedoch nicht im Fokus der Untersuchung. Für eine effiziente technische Bereitstellung und wirtschaftliche Beschaffung sind darüber hinaus die volkswirtschaftlich entstehenden Kosten, von den Investitionskosten über die Betriebskosten bis hin zu weiteren Kosten, die beispielsweise durch zusätzlichen Netzausbau entstehen können, zu betrachten. Zusammen mit der Betrachtung der Kostenseite stellt sich auch die Frage nach der Ausgestaltung eines geeigneten regulatorischen Rahmens und der Kostenanerkennung. Die gesamtwirtschaftliche Kostenbetrachtung sowie regulatorische Fragen sind nicht Gegenstand der vorliegenden Studie. Insgesamt gilt es jedoch die Lösungen, die bei geringeren Kosten eine höhere Effizienz ermöglichen, zu priorisieren. Die vorliegende Studie leistet mit ihrer technischen Betrachtung dazu einen Beitrag. 6 Das Szenario EL95 der dena-Leitstudie beschreibt eine 95%ige Reduktion der Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 auf der Basis einer starken sektorübergreifenden Elektrifizierung mit vergleichsweise geringem Beitrag des Auslands an der deutschen Energieversorgung. 7 Das Basisszenario der Langfrist- und Klimaszenarien des BMWi beschreibt eine 82%ige Reduktion der Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 auf der Basis eines moderaten innerdeutschen Ausbaus erneuerbarer Energien und eines verstärkten Beitrags des Auslands an der deutschen Energieversorgung. Teil 1 – 11

  • Seite 1 und 2: dena-STUDIE Systemsicherheit 2050 S
  • Seite 3 und 4: Die dena-Studie Systemsicherheit 20
  • Seite 6 und 7: Executive Summary Die Klimaschutzzi
  • Seite 8 und 9: Netzwiederaufbau: Vorhandene Fähig
  • Seite 12 und 13: Zentrale Begriffe rund um den Syste
  • Seite 14 und 15: Entwicklung Beschreibung Herausford
  • Seite 16 und 17: Regelungkonzepte innerhalb der Netz
  • Seite 18 und 19: Entwicklungen in den Übertragungsn
  • Seite 20 und 21: Handlungsbedarfe für die Spannungs
  • Seite 22 und 23: Handlungsbedarfe für den Netzwiede
  • Seite 24 und 25: Mögliche Erbringer von Momentanres
  • Seite 26 und 27: Fähigkeiten und Eigenschaften ausg
  • Seite 28 und 29: Frequenz Maßnahmen des Systemschut
  • Seite 30 und 31: Bestimmung des Systembedarfs Um die
  • Seite 32 und 33: ■ Weiterführende Forschung zur E
  • Seite 34 und 35: 2 Fazit und übergeordnete Handlung
  • Seite 36 und 37: Bei der Erbringung von Systemdienst
  • Seite 38 und 39: Abbildungsverzeichnis Abbildung 1:
  • Seite 40 und 41: Teil 2 Gutachterbericht (ef.Ruhr) 4
  • Seite 42: Autor und Impressum Autoren Dr.-Ing
  • Seite 45 und 46: Inhaltsverzeichnis 3 4.2.3 Betriebs
  • Seite 47 und 48: Inhaltsverzeichnis 5 6.3.4 Netzwied
  • Seite 49 und 50: Abkürzungsverzeichnis 7 HöS BMWi
  • Seite 51 und 52: Einleitung 9 1 Einleitung 1.1 Motiv
  • Seite 53 und 54: Leitung 42 Leistung: 115% Einleitun
  • Seite 55 und 56: Einleitung 13 Das Ziel des dritten
  • Seite 57 und 58: Szenarien und Netznutzergruppen 15
  • Seite 59 und 60: Szenarien und Netznutzergruppen 17
  • Seite 61 und 62:

    Szenarien und Netznutzergruppen 19

  • Seite 63 und 64:

    Szenarien und Netznutzergruppen 21

  • Seite 65 und 66:

    Szenarien und Netznutzergruppen 23

  • Seite 67 und 68:

    Szenarien und Netznutzergruppen 25

  • Seite 69 und 70:

    Szenarien und Netznutzergruppen 27

  • Seite 71 und 72:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 73 und 74:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 75 und 76:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 77 und 78:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 79 und 80:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 81 und 82:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 83 und 84:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 85 und 86:

    Technische Anforderungen für die E

  • Seite 87 und 88:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 89 und 90:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 91 und 92:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 93 und 94:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 95 und 96:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 97 und 98:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 99 und 100:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 101 und 102:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 103 und 104:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 105 und 106:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 107 und 108:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 109 und 110:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 111 und 112:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 113 und 114:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 115 und 116:

    Zukünftige Möglichkeiten zur Syst

  • Seite 117 und 118:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 119 und 120:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 121 und 122:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 123 und 124:

    ̇ Mittel- und langfristige Gesamta

  • Seite 125 und 126:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 127 und 128:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 129 und 130:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 131 und 132:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 133 und 134:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 135 und 136:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 137 und 138:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 139 und 140:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 141 und 142:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 143 und 144:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 145 und 146:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 147 und 148:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 149 und 150:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 151 und 152:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 153 und 154:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 155 und 156:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 157 und 158:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 159 und 160:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 161 und 162:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 163 und 164:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 165 und 166:

    Mittel- und langfristige Gesamtanfo

  • Seite 167 und 168:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 169 und 170:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 171 und 172:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 173 und 174:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 175 und 176:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 177 und 178:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 179 und 180:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 181 und 182:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 183 und 184:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 185 und 186:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 187 und 188:

    ind. Blindleistung kap. Ableitung d

  • Seite 189 und 190:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 191 und 192:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 193 und 194:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 195 und 196:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 197 und 198:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 199 und 200:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 201 und 202:

    Ableitung der zukünftigen Anforder

  • Seite 203 und 204:

    Kernaussagen 161 Systembetriebs und

  • Seite 205 und 206:

    Kernaussagen 163 tanreserve notwend

  • Seite 207 und 208:

    Kernaussagen 165 HGÜ-Verbindungen

  • Seite 209 und 210:

    Kernaussagen 167 Spannungshaltung

  • Seite 211 und 212:

    Kernaussagen 169 und entsprechende

  • Seite 213 und 214:

    Kernaussagen 171 Einspeiseseite im

  • Seite 215 und 216:

    Kernaussagen 173 Netzwiederaufbau

  • Seite 217 und 218:

    Glossar 175 8 Glossar EE-Anlagen An

  • Seite 219 und 220:

    Literaturverzeichnis 177 9 Literatu

  • Seite 221 und 222:

    Literaturverzeichnis 179 [17] „Ve

  • Seite 223 und 224:

    Literaturverzeichnis 181 [33] „ N

  • Seite 225 und 226:

    Literaturverzeichnis 183 Internatio

  • Seite 227 und 228:

    Literaturverzeichnis 185 [65] Deuts

  • Seite 229 und 230:

    Literaturverzeichnis 187 [83] Conse

  • Seite 231:

    www.dena.de

Hier finden Sie Fachpublikationen und Unternehmensbroschüren

Finden Sie uns auch auf

Copyright © 2017 Bundesverband WindEnergie