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Systemsicherheit 2050

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dena-Studie zu Systemdienstleistungen und Aspekte der Stabilität im zukünftigen Stromsystem

Bei der Erbringung von

Bei der Erbringung von Systemdienstleistungen steht die Energiewende in manchen Bereichen noch am Anfang. Zwar sind technische Alternativen häufig bereits vorhanden, jedoch ist es für die weitere Entwicklung entscheidend, dass technische Vorgaben und regulatorische Rahmenbedingungen vorausschauend und technologieoffen angepasst werden. Thermische Großkraftwerke wirken stabilisierend auf das Stromsystem. Selbst bei dem heutigen, bereits relativ hohen Anteil erneuerbarer Energien werden viele systemische Anforderungen nach wie vor weitgehend durch die konventionellen Kraftwerke abgedeckt. In einigen Bereichen, z. B. beim Schwarzstart, können konventionelle Kraftwerke voraussichtlich auch in Zukunft nicht vollständig abgelöst werden. Für andere Vorleistungen wird sich die Bereitstellung bis 2050 grundlegend ändern müssen, insbesondere in Stunden, in denen keine thermischen Großkraftwerke aktiv einspeisen. Viele der erforderlichen technischen Fähigkeiten sind bei erneuerbaren Energien, flexiblen Verbrauchern und Speichern bereits heute Stand der Technik. Weitere Lösungsansätze konnten bereits in Forschungs- und Pilotprojekten demonstriert werden. Heute ist die Bereitstellung von Vorleistungen aus neuen Erbringern in vielen Fällen auch aufgrund regulatorischer Rahmenbedingungen wirtschaftlich nicht sinnvoll oder steht einer ungehinderten, dargebotsabhängigen Einspeisung entgegen. Für einen zuverlässigen und effizienten Netzbetrieb sind auch in Zukunft verbindliche technische Anschlussregeln (TARs) notwendig, die bereits für die Netzplanung eine belastbare Grundlage bilden. So können langfristig der Zugriff auf die notwendigen technischen Fähigkeiten und Leistungen für den stabilen Netzbetrieb und die Beherrschung von Störungen, unabhängig von thermischen Großkraftwerken, gewährleistet werden. Das Clean Energy Package – ein erster Schritt Vor diesem Hintergrund ist es folgerichtig, die Beschaffung von Vorleistungen für SDL anzugehen. Dies erfordert auch die Neufassung der Strombinnenmarkt-Richtlinie des EU-Legislativpakets „Saubere Energie für alle Europäer“ (Clean Energy Package). Sie verpflichtet die Mitgliedstaaten u. a., sogenannte nicht frequenzgebundene Systemdienstleistungen grundsätzlich transparent, diskriminierungsfrei und marktgestützt zu beschaffen. Ein wesentliches Ziel ist die technologieoffene und volkswirtschaftlich effiziente Beschaffung von Vorleistungen für Systemdienstleistungen. Auf eine marktliche Beschaffung kann gemäß der Richtlinie dann verzichtet werden, wenn diese nicht wirtschaftlich effizient ist oder die entsprechenden Vorleistungen von voll integrierten Netzkomponenten erbracht werden. Die Umsetzung der Strombinnenmarkt-Richtlinie in nationales Recht wird in Deutschland zu einer Weiterentwicklung bei der Beschaffung von Vorleistungen für Systemdienstleistungen und im Bereich der Stabilität führen. Das angestrebte Systemdesign und die Rahmenbedingungen, die für die langfristige Ausgestaltung wichtig sind, werden jedoch wahrscheinlich aufgrund des sehr straffen Zeitplans nicht abschließend berücksichtigt werden können. Technische Vorgaben und regulatorische Ausgestaltung müssen daher, über die kurzfristige Umsetzung der Strombinnenmarkt-Richtlinie hinaus, weiterentwickelt werden. Dabei zeigen sich Handlungsbedarfe für unterschiedliche Akteure, die zum einen logisch aufeinander aufbauen, zum anderen ein iteratives Vorgehen erforderlich machen: 1. Politische Zielvorgaben setzen den Rahmen für die Systemtransformation. Durch langfristige Planungssicherheit können Systembedarfe zuverlässig prognostiziert werden. Übergeordnete politische Zielvorgaben nehmen entscheidenden Einfluss darauf, wie sich das Energiesystem entwickelt. Dazu gehören z. B. die Klimaneutralität bis 2050, der Anteil erneuerbarer Energie am Stromverbrauch von 65 Prozent bis 2030, aber auch Festlegungen dazu, welches Sicherheitsniveau angestrebt wird. Damit sind sie die Grundlage, um systemische Anforderungen für einen sicheren Betrieb frühzeitig zu ermitteln und erforderliche Entwicklungen anstoßen zu können. Planungssicherheit hat daher auch im Bereich der Systemsicherheit eine große Bedeutung. 2. Systemische Anforderungen ermitteln und technische Entwicklungsbedarfe aufzeigen Auf Basis der politischen Zielvorgaben ist es die Aufgabe der Netzbetreiber, in Zusammenarbeit mit der Wissenschaft zu quantifizieren, welche technischen Anforderungen sich im zukünftigen System bei der Bereitstellung von Systemdienstleistungen und im Bereich der Stabilität ergeben 18 . Hierbei gilt es, die Machbarkeit unterschiedlicher Szenarien zu prüfen und technologische Entwicklungen aufzuzeigen, die erforderlich sind, um zukünftige Systembedarfe zu decken. 18 In dem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) initiierten Projekt „Zukünftiger Bedarf und Beschaffung von Systemdienstleistungen (SDL-Zukunft)“ werden u. a. die langfristigen Systembedarfe für Vorleistungen für SDL untersucht. 36 – Teil 1

3. Systembedarfe auf technische Anforderungen an Vorleistungen herunterbrechen und technische Vorgaben für Netznutzer vorausschauend sowie technologieneutral beschreiben Im nächsten Schritt müssen Maßnahmen und Vorkehrungen für die Systemsicherheit festgelegt und die Systembedarfe auf Anforderungen an Vorleistungen für Systemdienstleistungen und die Stabilität heruntergebrochen werden. Darauf aufbauend gilt es, technische Vorgaben an einzelne Anlagen vorausschauend festzulegen, damit die Verteil- und Übertragungsnetzbetreiber auch in Zukunft gesichert und gezielt auf die erforderlichen Vorleistungen zurückgreifen können. Im Sinne einer kosteneffizienten Energiewende sollte dabei auf Technologieoffenheit geachtet werden. Hierfür bedarf es der Abstimmung zwischen Netzbetreiber, Regelsetzer und Anlagenhersteller. 4. Ausgestaltung einer volkswirtschaftlich effizienten Beschaffung Aufbauend auf der Bedarfsbestimmung gilt es zu prüfen, durch welches Beschaffungsregime die systemischen Anforderungen am effizientesten gedeckt werden können. Es gilt, zwischen der Bereitstellung aus Netzbetriebsmitteln und dezentralen Energieanlagen unter Berücksichtigung des Gesamtsystems abzuwägen. Bei der Frage der marktlichen Beschaffung von Vorleistungen ist die Vorhaltung der entsprechenden technischen Fähigkeit von der tatsächlichen Erbringung einer Vorleistung zu unterscheiden. Jeweils mit dem Blick auf die Systemsicherheit ist abzuwägen, ob die entsprechende Fähigkeit oder Leistung nur von einzelnen Anlagen oder flächendeckend erbracht werden sollte. Als Grundvoraussetzung für die zukünftige Erbringung von Systemdienstleistungen sollten Regelungsverfahren entwickelt werden, die eine systemische Optimierung für die netzebenenübergreifende Nutzung von Vorleistungen erlauben. Dabei müssen die Restriktionen der jeweiligen Netzebenen berück sichtigt werden. Durch die Energiewende verlagert sich nicht nur die Energieerzeugung zunehmend in die Verteilnetze. Auch die technischen Fähigkeiten, Vorleistungen für Systemdienstleistungen zu erbringen, werden zunehmend durch dezentrale Erzeugungsanlagen, flexible Verbraucher und Speicher in niedrigeren Netzebenen bereitgestellt. Einerseits müssen die Verteilnetzbetreiber auf diese Potenziale zurückgreifen, um erneuerbare Energien kosteneffizient in ihre Netze zu integrieren und den Herausforderung einer sektorübergreifenden, integrierten Energiewende zu begegnen. Andererseits werden Übertragungsnetzbetreiber bei der Erbringung von Systemdienstleistungen zunehmend auf Vorleistungen aus dem Verteilnetz angewiesen sein. Durch diese Überschneidung wird im zukünftigen Systembetrieb der Abstimmungsbedarf zwischen den Netzbetreibern zunehmen, um den sicheren Betrieb der Verteil- und Übertragungsnetze mittels einer systemisch optimierten Nutzung der vorhandenen Potenziale beider Netzebenen zu gewährleisten. Netzengpässe, die es aufgrund der volkswirtschaftlich effizienten Spitzenkappung auch in ausgebauten Verteilnetzen geben wird, können z. B. einem Abruf von Regelleistung durch einen Übertragungsnetzbetreiber im Wege stehen. Eine zentrale Voraussetzung für den Transformationsprozess bei der Erbringung von Systemdienstleistung ist daher die Entwicklung von Regelungsverfahren, die sowohl Netzrestriktionen als auch Wechselwirkungen zwischen den Anforderungen unterschiedlicher Netzbetreiber berücksichtigen und Zielkonflikte auflösen. Neben einem erhöhten Informationsaustausch zwischen den Netzbetreibern spielen hierbei insbesondere bei zeitkritischen Prozessen die Automatisierung und die Ausarbeitung von Rückfalloptionen eine wichtige Rolle. Teil 1 – 37

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