Die Stromnachfrage wird durch E-Mobilität und Wärmepumpen steigen. Damit muss auch die Zahl der Windenergie- und Photovoltaik-Anlagen wachsen. Was das für die Stromnetze bedeutet – auch mit Blick auf Lastspitzen und die Wetterabhängigkeit der Erzeugungsanlagen – untersuchen das Fraunhofer IEE und die Universität Kassel in dem vom BMWK geförderten Projekt “Dekarbonisierung Verkehr – Rückkopplung Energiesystem” (DeV-KopSys-2) mit Fokus auf den Mobilitätssektor.
Die Wissenschaftler stellen ihre Ergebnisse in einem räumlich und zeitlich hochaufgelösten, interaktiven Transformationsatlas dar.
„Die Zukunft des Verkehrs ist elektrisch – vor allem mit direktelektrischen Antrieben auf der Straße, aber auch mit strombasierten PtX-Kraftstoffen im Flug- und Schiffsverkehr. Und auch in den anderen Sektoren ersetzen Strom sowie grüner Wasserstoff und seine PtX-Folgeprodukte die fossilen Energieträger“, erklärt Maximilian Pfennig, Projektleiter beim Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in Kassel. „Wir haben untersucht, welche Herausforderungen damit für die Netze entstehen und wie sich diesen begegnen lässt. Damit schaffen wir eine Wissensbasis für die ganzheitliche, abgestimmte Planung unseres künftigen Energiesystems.“
Bei der aktuellen Fassung des Transformationsatlasses haben sich die Wissenschaftler zunächst auf die Situation in Deutschland beschränkt, unter Berücksichtigung der Schnittstellen des heimischen Energiesystems mit dem europäischen Strommarkt. Im weiteren Projektverlauf werden das Fraunhofer IEE und die Universität Kassel auch den europäischen sowie den globalen Umbau der Energiesysteme untersuchen.
Für die Analysen wurden laut den Forschern detaillierte szenariobasierte Modellierungen durchgeführt, mit einer zeitlich wie räumlich hochaufgelösten Darstellung der jeweiligen Erzeugungs-, Last- und Netzsituationen. Konkret bietet der Transformationsatlas des Fraunhofer IEE unter anderem verschiedene Szenarien bis 2045 mit jeweils einem ganzen Wetterjahr in stündlicher Auflösung, eine Darstellung des Leistungszuwachses und der Energiebilanzen auf Bundesländer- und später auch auf Landkreisebene sowie Stromnetzkarten mit der notwendigen Netzausbauplanung und Bewirtschaftung von verbleibenden Engpässen (Redispatch). Ebenso stellt der Atlas dar, welchen Beitrag Flexibilitätsoptionen zur Beseitigung von Netzengpässen leisten können.
Dabei macht der Atlas im Detail deutlich, wie sich neue Erzeuger und Verbraucher in räumlicher Hinsicht auf das Stromnetz auswirken – etwa leistungsstarke Elektrolyseure, Großspeicher, die Offshore-Windenergie oder die Elektromobilität. Auch zeigt er, welche Folgen eine regional sehr hohe Photovoltaik-Einspeisung sowie der europäische Stromhandel für die Netze haben.
„Auf den Punkt gebracht: Wir zeigen mit dem Transformationsatlas, was im Markt und im Netz passiert, wenn neue Erzeuger und Verbraucher integriert werden müssen“, sagt Fraunhofer-Forscher Lukas Jansen. „So schaffen wir Transparenz – und tragen dazu bei, die Komplexität bei der direkten und indirekten Elektrifizierung des Verkehrs- wie auch der anderen Sektoren beherrschbar zu machen.“
Potenziale dezentraler Flexibilitäten nutzen
Aus den Analysen gehe zum Beispiel hervor, dass der Netzausbau allein vielerorts nicht genügt, um die Distanzen zwischen den neuen Erzeugungs- und Lastschwerpunkten zu überbrücken. Hier könnten etwa dezentrale Flexibilitäten Abhilfe schaffen – allen voran die Elektromobilität: „Die netzdienliche Aufnahme und Abgabe von Strom in die oder aus den Batterien der Fahrzeuge (‚Vehicle to Grid‘, kurz V2G) kann dazu beitragen, Netzengpässe zu beseitigen und so die Abregelung von Windrädern oder Photovoltaik-Anlagen zu vermeiden“, so die Forscher. „Auch ist es damit möglich, den Einsatz regelbarer thermischer Kraftwerke zu reduzieren. Solche Anlagen sind auch künftig unverzichtbar – sie springen ein, wenn die erneuerbaren Energien wetterbedingt nicht genug Strom liefern.“
Auch freie Kapazitäten von Photovoltaik-Speichern können für netzdienliche Leistungen herangezogen werden, wie sich aus dem Atlas ersehen lässt. Vor allem im Herbst und Winter bieten sie demnach häufig viel ungenutztes Redispatch-Potenzial, also der Anpassung der Einspeiseleistung bei Netzengpässen auf Anforderung der Übertragungsnetzbetreiber.
Schmidt meint
Hallo, die elektrische Energie ist einfach zu beschreiben. Die Energie, die benötigt wird muß im gleichen Augenblick erzeugt werden und umgekehrt. Daran ändert keine Politik etwas und keine Strombörse. Dies sind völlige untaugliche Mittel um den Energiefluss zu steuern, da sie nichts mit den Gesetzen der Elektroenergieerzeugung und Verteilung zu tun haben. Einfaches Beispiel, ich fahre mit dem E Auto früh auf Arbeit, stelle es ab. Abends nach getaner Arbeit fahre ich zurück und stecke es an die Ladestation. Jetzt ist es Dunkel, keine Solarenergie. Was tagsüber möglicherweise erzeugt werden könnte, spielt keine Rolle. Weil Jetzt ist Jetzt. Und der Strom kommt zwar aus der Steckdose, aber jemand muß ihn auch in diesen Augenblick einspeisen. Dazu kommt, daß wir jetzt ind den Wintermonaten die meiste Energie benötigen, aber über regenerative Energien die wenigste Energie erzeugen können. Ja, wenn Deutschland auf den Karischen Inseln liegen würde, wären die politischen Spinnereien machbar. Sorry, aber jeden Tag Schwachsinn lesen zu müssen, macht die Situation in Deutschland nicht besser. Dies ist nur ein vereinfachter Kommentar, eigentlich ist alles noch viel Schlimmer.
Ben meint
Naja, wärend ich auf Arbeit bin wird mein Hausspeicher geladen und diese gespeicherte Energie kann man dann sogar im Dunkeln ins Auto laden, krasse Technik oder ???
Muss hallt endlichmal mit dem Ausbau in DE angefangen werden anstatt nur zu meckern, einb tolles Beispiel ist BMW in Leipzig.
Stefan meint
Es steht schon im Artikel: be hohem Anteil erneuerbarer Energie im Netz braucht es auch viel Strom-Speicher, mit E-Autos(V2G), aber auch unabhängig von den E-Autos.
Es braucht in Summe Dutzende GWh Speicher in Deutschland, um die täglichen Schwankungen auszugleichen.
Warum soll 17-20 Uhr kein Auto geladen werden? Weil dann viele Herdplatten, Waschmaschinen und Spülmaschinen/etc. in den Privathaushalten laufen. Auch diese müssen ja im Winter aus dem Speicher versorgt werden.
Yogi meint
@Stefan richtig weil alles Zusammen nicht regenerativ versorgt werden kann.
Da es allen Eautofahrern sowie so nicht um die Umwelt geht spielt da keine Rolle.
andi_nün meint
„Es braucht in Summe Dutzende GWh Speicher in Deutschland, um die täglichen Schwankungen auszugleichen.“
Die werden in den nächsten 10 Jahren auch garantiert kommen.
Envision meint
Wenn man ich aktuell Sromverbrauch/Produktion in DE ansieht, so sollte man – im Winter! – aus Stabilitäts und Wirtschaftlichkeitsgründen die Spitzenglättung z.B. durch Sperre für E-Auto Laden zwischen 17 und 20 Uhr festschreiben (z.B. Pflicht für private Wallboxen)
PV ist in dem Zeitraum leider Totalausfall und es bringt uns da somit auch kein Ausbau was.
Solche Maßnahmensind mit vergleichsweise wenig Auftwand die halbe Miete um mit dem „alten“ Netz/Kraftwerken noch einige Zeit über die Runden zu kommen.
Die WP, wenn sie z.B. unter 6 Grad im Dauerbetrieb fährt, kommt meist mit deutlich unter 1 KW aus und da gibts schon genug Anlagen mit Sperrmöglichkeit, aber beim Auto kann man noch mehr ausholen und die 3h tun den meisten da auch nicht wirklich weh.
Ben meint
Kurze Aufklärung, denn dein Vorschlag ist recht sinnlos da dies in der Praxis schon Anwendung findet, meine Wallbox mit extra Zähler und Autostromvertrag wir 2x am Tag für 1h abgeschaltet, Mittags und Abends, quasi gleich zu Warmepumpenstrom.
Envision meint
Ich kenne peönlich – keinen – mit Wallbox, der dein Modell hat, mich eingeschlossen…
Extra Autostromvertrag/Zähler ist den meisten zu teuer, viele haben ja eigene PV, die nehmen nicht mal für WP eigenen Zähler, weil der Unterschied nicht lohnt.
Ist vielleicht ehe so ein Hochhaus/Stadt Ding.
Ben meint
Ja gut, ich wohn zwar in nem 700 Einwohner Dorf aber ok, PV kommt erst nächstes Jahr mit 20kWp, aber wie gesagt ich hab des so, da der Autostrom 0,10€/kWh günstiger ist als Haustrom also bei mir gerade 0,28€/kWh.
Lorenz Müller meint
Dann doch lieber ein entfall der Netzentgelte für Echzeit-Stromtarife wie Tibber und Awattar.
Netzdienliches verhalten sollte gefördert werden, mit verboten schafft man sicher keine Akzeptanz!