Der Fünf-Prozent-Ansatz ebnet

unseren Netzen den Weg der Energiewende

Durch ein intelligentes dynamisches Einspeisemanagement können doppelt so viele Erzeugungsanlagen an die bestehenden Verteilnetze angeschlossen werden. Dazu genügt bereits die Abregelung von nur fünf Prozent der Jahresenergieproduktion je Erzeugungsanlage – ob dieser erstaunliche Zusammenhang stimmt, erproben wir gerade in einem Feldtest.

Herausforderungen durch eine gewachsene Infrastruktur

Unsere Stromnetze sind eine über 100 Jahre gewachsene Infrastruktur. Die Lebensdauer wesentlicher Betriebsmittel, wie zum Beispiel Erdkabel und Großtransformatoren, liegt im Bereich von 40 bis 80 Jahren. Die Energiewende, das heißt die Dezentralisierung der Erzeugungsstruktur durch regenerative Energien, hat erst in den 90er Jahren so richtig begonnen. Die meisten Stromnetze sind also weit vor dieser Zeit entstanden. Bei der Planung und Dimensionierung spielten dezentrale Einspeisungen keine Rolle. Wir haben es also mit einer sehr umfangreichen Infrastruktur zu tun, die nicht für die Herausforderungen der Energiewende konzipiert wurde, die man aber auch nicht von heute auf morgen neu planen und anpassen kann. Die große Herausforderung besteht deshalb darin, die Energiewende soweit wie möglich mit den bestehenden Stromnetzen zu meistern.

Überlast durch erneuerbare Energien belastet die Volkswirtschaft

Schaut man sich die Auslastungssituation heutiger Stromverteilnetze an, so wird deutlich, dass insbesondere in ländlichen Regionen die Erzeugungsleistung aus regenerativen Quellen die Verbrauchsleistung – für die die Netze ursprünglich geplant wurden – sehr schnell übersteigt. Die Netze müssen dann ausgebaut und erweitert werden, da Netzbetreiber nach heutigem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zur vollständigen Aufnahme regenerativ erzeugten Stroms verpflichtet sind. Wie häufig oder mit welcher Dauer eine Überlastsituation auftritt, spielt dabei keine Rolle. Wird das Netz einmal überlastet, wird ausgebaut. Das Erstaunliche an dieser „Worst-Case“-Auslegung ist, dass man diesen Dimensionierungsgrundsatz sonst kaum in der Technikwelt findet – schließlich ist er sehr teuer. Man stelle sich einmal unser Straßennetz vor, wenn jede Straße, auf der sich der Verkehr einmal gestaut hat, eine zusätzliche Spur bekäme oder eine zusätzliche Straße gebaut würde.

Die Idee des Fünf-Prozent-Ansatzes

Ich selbst beschäftige mich mit diesen Fragestellungen schon seit vielen Jahren: Wie häufig treten „Staus“ im Stromnetz auf, und wie kann man ihnen auf intelligentere Weise als durch teuren Netzausbau begegnen? Vor knapp zwei Jahren habe ich dann mit meinem Kollegen Riccardo Treydel Simulationsrechnungen durchgeführt, um folgende Frage zu klären: Wenn man in seltenen Stausituationen die Erzeugungsanlagen drosseln dürfte, wie viel mehr Erzeugungsanlagen könnten dann an das bestehende Stromnetz angeschlossen werden? Die Ergebnisse unserer Untersuchungen waren frappierend: Zumindest für das Netz der EWE konnten wir nachweisen, dass man doppelt so viele Erzeugungsanlagen anschließen könnte, wenn wir nur fünf Prozent der jährlich eingespeisten Energie „intelligent“ drosseln dürften. „Intelligent“ drosseln bedeutet, dass man die Erzeugungsanlagen nur dann feinfühlig drosselt, wenn tatsächlich ein Engpass auftritt. Grob gesagt sind das nur die wenigen Stunden im Jahr, in denen der Wind weht, die Sonne scheint und gleichzeitig kaum Strom verbraucht wird – also ein windiger und sonniger Sonntagnachmittag.

Zumindest für die Herausforderung der Begrenzung der Netzausbaukosten im Zuge der Energiewende könnten unsere Erkenntnisse zu einem Durchbruch führen. Voraussetzung ist allerdings, dass der heutige Rechtsrahmen angepasst wird, das heißt das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) und das EEG müssten es Netzbetreibern zukünftig erlauben, in Engpasssituationen Erzeugungsanlagen drosseln zu dürfen.

Wie es weitergeht…

Um unsere Erkenntnisse auf ein breiteres Fundament als „nur“ Simulationsrechnungen zu stellen, treiben wir derzeit zwei Projekte voran. Zum einen haben wir das Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft (IAEW) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen beauftragt, basierend auf unserem Fünf-Prozent-Ansatz deutschlandweit Netze durchzurechnen. Ziel ist dabei, die Übertragbarkeit unserer Ergebnisse auf andere Verteilnetzbetreiber zu untersuchen und vor allem Untersuchungsergebnisse von einem „neutralen“ Institut zu bekommen. In einem zweiten Projekt testen wir gerade unseren Ansatz in einem realen Mittelspannungsnetz der EWE. Dieser Feldtest hat am 13. Oktober 2014 offiziell begonnen und findet in einem Netzbereich zwischen Jever und Wittmund statt. Dort werden nun elf Erzeugungsanlagen über ein Jahr lang nach dem Fünf-Prozent-Ansatz geregelt. Ziel dieses Feldtests ist es, die technische Machbarkeit unter Beweis zu stellen und vor allem die Wirksamkeit durch Messergebnisse zu untermauern. Und wenn dort alles so funktioniert, wie wir es uns wünschen, werden wir bald im Projekt enera eine ganze Reihe unserer Verteilnetze nach diesem innovativen Konzept steuern – und zeigen, dass unsere „alten“ Stromnetze noch viel mehr erneuerbaren Strom vertragen als viele glauben.