Verteilnetz und Übertragungsnetz

an einen Tisch bringen

Das steigende Volumen volatiler dezentraler Erzeugung macht die Flexibilisierung von Anlagen erforderlich – nicht nur auf der Hochspannungs-, sondern insbesondere auf der Verteilnetzebene. Um eine solche Flexibilität auf allen Netzebenen möglichst effektiv zu erreichen, ist es notwendig, diese Systemdienstleistungen koordiniert zu beschaffen.

Früheres Stromversorgungssystem: Rollentrennung zwischen Übertragungs- und Verteilnetz

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, wie sich die Rollenverteilung zwischen Übertragungs- und Verteilnetz verändert hat. Im Jahr 2000 war das deutsche Stromversorgungssystem noch überwiegend von konventioneller Erzeugung geprägt. Abgesehen von der Laufwasserkraft spielten erneuerbare Energien noch keine Rolle. Großkraftwerke, meist direkt an das Übertragungsnetz angeschlossen, passten ihre Erzeugung zuverlässig der prognostizierten Stromnachfrage an. Gleichzeitig stellten sie in Form von Regelleistung den Großteil an kurzfristiger Systemflexibilität zur Frequenzhaltung bereit. Auf der anderen Seite des Netzes diente die Verteilnetzebene fast ausschließlich dem Strombezug. Dort wurde (langfristig ausgerichtete) Systemflexibilität bereitgestellt, indem die Leistungsaufnahme von Nachtspeicherheizungen zeitlich an die Auslastung der Kraftwerke und Netze angepasst wurde. Insofern gab es eine klare Rollentrennung zwischen oberer und unterer Spannungsebene bezüglich Angebot und Nachfrage von Strom und der Bereitstellung von Systemdienstleistungen.

Ausbau der dezentralen Erzeugung hebt Rollentrennung auf

Heute, 15 Jahre später, wird bereits ein Viertel des erzeugten Stroms auf der Mittel- und Niederspannungsebene eingespeist. Neben Photovoltaik- und Windkraftanlagen mit volatiler Einspeisung wurden auch vermehrt steuerbare Biomasse-Blockheizkraftwerke errichtet, die dem Übertragungsnetzbetreiber Regelleistung zur Verfügung stellen. Der Ausbau der dezentralen Erzeugung führt somit zu einem stärkeren Systembeitrag der technischen Anlagen auf Verteilnetzebene und hebt die oben beschriebene Rollentrennung auf.

Flexibilität im Verteilnetz senkt Kosten für Netzausbau

Eine hohe Einspeisung von Wind- und Solarstrom kann zu spannungs- und stromseitigen Grenzwertüberschreitungen der Netzbetriebsmittel führen. Der Ausbau der erneuerbaren Energien bedeutet daher neue Herausforderungen im Verteilnetz. Diesen Herausforderungen kann mit konventionellem Netzausbau zur Aufnahme jeder erzeugten Kilowattstunde grüner Energie begegnet werden. Da dieses Mittel allein jedoch aus volkswirtschaftlicher Sicht langfristig zu kostspielig ist, werden zunehmend intelligente Betriebsmittel, wie etwa regelbare Ortsnetztransformatoren, eingesetzt. Um die vorhandenen Netze für die Integration der erneuerbaren Energien weiter zu optimieren, sollen in enera Möglichkeiten wie das dynamische Abregeln von Wind- und Solarenergie im Rahmen des 5 %-Ansatzes sowie die marktbasierte Beschaffung von Flexibilität mittels regionaler (rSDL) demonstriert werden.

Nachfrage von Flexibilität auf verschiedenen Netzebenen bedarf einer „Systemsicht“

Flexible Erzeuger, Verbraucher und Speicher können nicht nur als rSDL für die Behebung von Netzengpässen auf der eigenen Netzanschlussebene, sondern auch für übergelagerte Netzebenen sowie systemweit zur Frequenzhaltung genutzt werden. Insofern stehen einzelne Anlagen verschiedenen Nachfragern gegenüber. Dabei kann einerseits unnötig viel Flexibilität beschafft werden, indem beispielsweise Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber einzeln Flexibilität abrufen. Andererseits kann der Einsatz von Flexibilität weitere Probleme schaffen, wenn z. B. positive Regelleistung einen Netzengpass im Verteilnetz verschärft.

Aus diesem Grund möchte enera einen Weg zur automatisierten Kommunikation zwischen Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern aufzeigen, um eine gemeinsame Sicht auf die zukünftige Netzauslastung zu erhalten und flexible Anlagen möglichst effektiv und kosteneffizient einzusetzen.