Wie die Energiewende den Auftrag

an das gesamte Energiesystem verändert

Durch die Energiewende wandeln sich die Aufgaben des Energiesystems grundlegend. Die Netzbetreiber müssen sich den unterschiedlichsten technischen Herausforderungen stellen. Die Fähigkeiten dazu sind vorhanden. Um sie in der Praxis zu demonstrieren, bietet enera ideale Voraussetzungen.

Mit der Energiewende soll durch den stetigen Ausbau von Erneuerbaren Energien eine nachhaltige und umweltfreundliche Energieversorgung in Deutschland ermöglicht werden. Dabei beruht sie - spätestens seit dem Reaktorunglück von Fukushima im März 2011 - auf einem breiten gesellschaftlichen Konsens.

Von einer zentralen zu einer dezentralen regenerativen Energieerzeugung

Der öffentliche und politische Fokus liegt dabei besonders auf der elektrischen Energieversorgung. Mit der Einführung des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) im Jahr 2000 ist die installierte Leistung von dezentralen Erzeugungsanlagen besonders in ländlichen Gebieten stark angestiegen. Für den Nordwesten bedeutet dies, dass durch das EEG die dezentral installierte Leistung aus Erneuerbaren Energien von ca. 1,5 MW in 2000 auf rund 6000 MW bis Juni 2014 angestiegen ist.

Energiewende: Der Auftrag an das gesamte Energiesystem hat sich fundamental geändert

Das Gros der Anlagen ist dabei in den Verteilnetzen angeschlossen, sodass sich die klassischen top down Leistungsflüsse - vom zentralen Großkraftwerk zu den dezentralen Verbrauchern – vor allem in den ländlichen Gebieten negieren. In unserer avisierten Schaufenster Region (die Landkreise Friesland, Wittmund, Aurich und die Stadt Emden) fungiert das elektrische Verteilnetz bereits heute mit einem Anteil Erneuerbarer Energien von 127 Prozent als regeneratives Kraftwerk. Würde man die politischen Ziele (80 Prozent Erneuerbare Energien) für 2050 ausschließlich auf die Region anwenden, so würden diese dort schon heute übertroffen.

Das Verteilnetz ist der Schlüssel zur Energiewende

Für diese „auf den Kopf“ gestellte elektrische Energieversorgung, wurde das elektrische Energiesystem jedoch nicht konzipiert. Mit der Energiewende hat sich der bisher an das Energiesystem gestellte Auftrag der „Top-down Versorgung“ zu einem hochdynamischen, bidirektionalen Energiesystem gewandelt! Durch die Integration der unterschiedlichsten Anlagentypen, welche aus regenerativen Quellen Energie in das elektrische Netz speisen, müssen sich Netzbetreiber verschiedenster technischer Herausforderungen stellen. Dabei müssen insbesondere Fragen zur Spannungshaltung, des Blindleistungshaushaltes, der effizienten Betriebsmittelauslastung sowie zur Systemstabilität beantwortet werden.

Die Spannungshaltung als eine zentrale Herausforderung

Die Herausforderung bei der Spannungshaltung besteht darin, dass durch die eingespeiste Energie die Spannung ansteigt. Anders gesagt heißt dies: Je größer der erneuerbare Strom ist, welcher in dezentrale Netzknoten eingespeist wird, desto höher ist der Spannungsanstieg im elektrischen Netz. Damit sich der Spannungsanstieg weiterhin innerhalb der Norm von ±10 Prozent der Nennspannung bewegt, muss das Netz und die Anlage möglichst intelligent aufeinander abgestimmt werden. Dadurch wird ein zu hoher Spannungsanstieg verhindert und ineffiziente Netzausbaukosten werden vermieden.

Gemeinsam den Herausforderungen der Energiewende begegnen

Eine Lösung ist dabei, Erzeugungsanlagen an der Spannungshaltung zu beteiligen. Durch die Einstellung der Anlage auf einen variablen Leistungsfaktor – welcher das Verhältnis vom Betrag der Wirkleistung zur Scheinleistung bezeichnet – trägt die Erzeugungsanlage durch die Entnahme von induktiver Blindleistung in Abhängigkeit der eingespeisten Wirkleistung dazu bei, dass die Spannungserhöhung auf ein zulässiges Niveau absinkt. Diese Möglichkeit löst dabei auf der einen Seite die Spannungshaltungsprobleme. Auf der anderen Seite führt diese jedoch zum Beispiel bei Starkwindzeiten dazu, dass die für die Spannungshaltung notwendige Blindleistung durch zentrale Großkraftwerke bereitgestellt werden muss. In Zukunft werden jedoch die Volllaststunden von konventionellen Großkraftwerken sinken, sodass die Bereitstellung von Blindleistung durch dezentrale Erzeugungsanlagen gewährleistet werden muss. Bereits heute haben ein Großteil der Windkraft- und Photovoltaikanlagen die technische Möglichkeit, am Blindleistungsmanagement teilzunehmen und somit ein Stück mehr Verantwortung zu übernehmen.

Energie vernetzen - enera zeigt den nächsten Schritt

Dieses Beispiel zeigt, dass einzelne Lösungsansätze grundsätzlich auch auf weitere Wertschöpfungsstufen des Energiesystems wirken. Daher muss es das Ziel sein wertschöpfungsstufen übergreifende Lösungen zu generieren und damit Erzeuger, Netze, Verbraucher, Märkte und IT-Technologien zu vernetzen. enera bietet die Chance, zusammen mit den regionalen und nationalen Konsortialpartnern diese Lösungen zu entwickeln und in der Modellregion zu demonstrieren. Als Verantwortlicher für die Zielnetzentwicklung in der Nordwestdeutschen Modellregion ist es mir ein persönliches Anliegen unsere Modellregion zum Schaufenster der Energiewende zu machen. Ich freue mich drauf!