Status Bericht - Stromwende (BW)
Status Bericht – Stromwende (BW)

Unter dem Strich ist die Zahl ernüchternd. In den ersten beiden Wochen des Oktobers konnte lediglich 5% der Vertikallast im Netz der Transnet BW durch Strom aus Sonne und Wind gedeckt werden.

Die Transnet BW ist der einzige Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland, dessen Zuständigkeit sich mit einem Bundesland deckt. Dies macht es etwas einfacher eine wirtschaftliche und politische Kopplung der Aufgaben und Ziele hinzubekommen. Entstand ist die Transnet BW aus der EnBW Transportnetze AG im März 2012. Gesteuert wird das Netz von der Netzleitstelle in Wendlingen (Neckar).

Welche Szenarien hat das Land Baden-Württemberg hinsichtlich des Ausbaus von Windkraft und PV-Strom?

Möchte man die Frage beantworten, welcher Ausbau der Erneuerbaren Stromerzeugung notwendig ist, so mach es Sinn sich den Deckungsgrad des Stromverbrauchs anzusehen. Wer eine PV Anlage mit Eigenverbrauch hat, der kennt das Spiel. Dem Verbrauch wird die Erzeugung gegenüber gestellt. Eigenverbrauch ist der Anteil, der nicht in das öffentliche Netz eingespeist wird.

Eigenverbrauchskaskade
Eigenverbrauchskaskade

Die PV-Anlagenbetreiber sind an das örtliche Verteilnetz angeschlossen. Auch im Verteilnetz wird es einen Eigenverbrauchsanteil geben. Diese Strommenge wird eventuell direkt nach der Erzeugung in unmittelbarer Nachbarschaft verbraucht und somit nicht an das Übertragungsnetz abgegeben.

In der Näherung versucht der Grünstrom-Index den Anteil von Strom aus Sonne und Wind (sowie Wasswerkraft) für die Verteilnetze zu ermitteln. Da die Verteilnetze jedoch keine zeitnahen Veröffentlichungspflichten haben, werden diese Daten leicht von den tatsächlichen Werten abweichen. Für die Übetragungsnetzbetreiber gibt es Veröffentlichungspflichten. Die Daten für der Transnet BW sind auf der Webseite des Unternehmens abrufbar.

Daten für den Zeitraum 01.10.2013 bis 15.10.2013 (ÜNB Baden-Württemberg)

Netzlast 2734 TWh
– Wind 21 TWh
– PV 128 TWh
Restlast 2586 TWh

Bei der Betrachtung der Summen für den gesamten Zeitraum, bleibt offen, ob es Zeiten gab, bei denen mehr als 100% der Netzlast aus Erneuerbaren Quellen gedeckt werden konnten. Bei der Betrachtung der Einzelwerte lassen sich die Zeitpunkt mit dem maximalen Anteil von Strom aus Wind und Sonne, sowie dem geringsten Anteil identifizieren:

Maximaler Anteil an Wind und PV-Strom in BW

03.10.2013 13:30:00
Netzlast 5887 MW
– Wind 91 MW
– PV 2975 MW
Restlast 2821 MW

Minimaler Anteil an Wind und PV-Strom in BW

11.10.2013 08:00:00
Netzlast 9979 MW
– Wind 2 MW
– PV 12 MW
Restlast 9965 MW

Stimmt die Hypothese, dass bei dezentraler Stromerzeugung mehr Strom im Verteilnetz verbleibt, so muss im Jahresvergleich eine zurückgehende Tendenz auf Ebene des Übertragungsnetzes erkennbar sein.

Lastverlauf im Übertragungsnetz der Transnet BW
Lastverlauf im Übertragungsnetz der Transnet BW

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass lediglich ein Zeitraum von 15 Tagen verglichen wird. Die Anzahl der Werktage und besonders die Temperaturen fallen dadurch stärker ins Gewicht. Auf der Seite des Übertragungsnetzbetreibers wird allerdings die Maximale Netzlast für die einzelnen Jahre angegeben, bei denen ein Rückgang erkennbar ist. Man kann davon ausgehen, dass bereits heute der Erfolg der Stromwende an rückläufiger Nutzung der Übertragungsnetze erkennbar ist.

Ausbauszenarien

Die Stromwende ist ein Projekt – leider ohne Projektmanagement – mit einem gewünschten Ergebnis. 100% Strom aus Erneuerbaren Quellen. Bei der Stromwende fehlt es allerdings an Etappenzielen. In der Sprache von Projekten: Meilensteine.

Jeder, der bereits eine Zielvereinbarung im beruflichen Leben unterschrieben hat, kennt, dass die Meilensteine möglichst zu jedem Zeitpunkt messbar und nachvollziehbar sein sollen. In Baden-Württemberg hat man sich mit der Kraft des Gesetzes zum Ziel gesetzt, dass der CO2 Ausstoß um 25% bis zum Jahre 2020 reduziert werden soll. Ein Key-Performance-Indicator (=Leistungskennzahl) könnte der Strommix auf Ebene des Übetragungsnetzbetreibers sein.

Das Ausbauziel ist das Ergebnis der folgenden Berechnung:

25% Summe Netzlast = SummePV + SummeWind

wobei gilt

25% Netzlast(Zeitpunkt) = (PV * ZubauPV) + (WIND * ZubauWind)

Für eine Planung das Ziel bis 2020 zu erreichen, sind die minimalen Werte für ZubauPV und ZubauWind zu bestimmen. Diese Werte sind Multiplikatoren, relativ zum heutigen Ausbaustand.

Implementieren lässt sich diese Berechnung am einfachsten in den Mathe Umgebungen R oder Octave. Das zu lösende Problem ist das Finden eines lokalen Minima, wie es auch beim Training Neuronaler Netze zum Einsatz kommt. Da jedoch der Code von beiden Programmen nicht einfach zu lesen ist, soll hier ein Spaghetti-Code-Ansatz in PHP gezeigt werden.

Rohdaten Ausbauziel Berechnung (CSV-Format)

PHP Script zur Berechnung des Ausbauziels (ZIP/PHP)

Für die Rohdaten des Zeitraums vom 01.10.2013 bis zum 15.10.2013 ergibt das Script folgende Ausgabe:

Zubau PV Zubau Windkraft
1 28
2 21
3 15
4 9
5 3
6 1

D.h. um das Ziel von 25% Strom aus Wind und Sonne im Übertragungsnetz der Transnet BW zu erreichen, kann der PV Bestand verdoppelt werden, wenn zur selben Zeit 21 mal Windkraft aufgebaut wird.

Mögliche Szenarien für den Zubau in Baden-Württemberg
Mögliche Szenarien für den Zubau in Baden-Württemberg

Implikation Netz/Kraftwerke

Jedes Szenario des Zubaus verändert die Anforderungen an das Netz und die Stromerzeugung aus anderen Quellen. Die Höhe der maximalen Erzeugung aus Sonne und Wind ist relevant für die Dimensionierung des Übertragungsnetzes. Die minimale Erzeugung aus Wind und Sonne ist relevant für die Bestimmung einer notwendigen Brücke aus anderen Technologien (Fossil, Biomasse, Wasserkraft).

Anforderungen an das Netz
Anforderungen an das Netz

Da die Minimalwerte am 11.10.2013 sehr gering waren, haben die Szenarien nur eine sehr geringe Auswirkung auf die notwendigen „Reservekraftwerke“. Mit Restlast Max ist die Strommenge angegeben, die von diesen Kraftwerken übernommen werden muss, um die notwendige Netzlast in Baden-Württemberg zu decken. Mit Restlast Min ist bei hoher Leistung aus Sonne und Wind, der vorhandene Restwert angegeben. Ist dieser Wert negativ, so wird mehr Strom in das Netz eingespeist, als zum gleichen Zeitpunkt verbraucht wird.

Einzelwerte Ausbau (Faktor x des heutigen Bestandes)

Ausbau PV Ausbau Wind Restlast Min (MW) Restlast Max (MW)
1 27,1 441,8 9912,8
1,5 24 -759,5 9913
2 20,9 -1964,9 9913,2
2,5 17,8 -3170,3 9913,4
3 14,7 -4375,7 9913,6
4 8,4 -6777,4 9920,2
5 2,2 -9188,2 9928,6
5,1 1,6 -9431,1 9929,4
5,2 1 -9674 9930,2

Bei allen denkbaren Ausbauszenarien geht die Restlast Min sehr schnell in einen Überschuss an Strom über, der entweder exportiert oder zusätzlich im Bundesland verbraucht werden muss.  Anreizfaktoren können nur über den Strompreis stattfinden. Denkbar sind Wärmepumpen oder Elektromobilität als verschiebbare Lasten um den Strom ohne starken Netzausbau lokal verwenden zu können.

Aus der Restlast Max ist ersichtlich, dass eine Gegenfinazierung der des Ausbaus nicht durch die Stilllegung bestehender Kraftwerke funktionieren wird. Deren Kapazitäten werden auch weiterhin in nahezu unveränderter Größe (Kapazität) benötigt.

Abschaltbare Lasten / Stromspeicher

Deutlich optimieren lassen sich die Ausbauszenarien, wenn man zu Zeiten mit hoher Last zusätzliche abschaltbare Verbraucher finden kann. Aktuell werden diese im Rahmen der Regelleistung per Ausschreibung gesucht:

Am 24. und 25. Juni wurden die ersten Ausschreibungen für sofort abschaltbare Lasten und schnell abschaltbare Lasten für Juli 2013 erfolgreich durchgeführt. Insgesamt wurden 247 MW sofort abschaltbare Lasten und 332 MW schnell abschaltbare Lasten bezuschlagt. (Pressemitteilung Transnet BW)

Auch Stromspeicher haben eine positive Auswirkung auf die Restlast Max. 

Fazit

Auch in Baden-Württemberg ist noch ein weiter Weg bis zum Vollzug der Stromwende zu gehen. Für das Etappenziel 2020 existieren Handlungsoptionen, die durchaus realisierbar sind, wenn die entsprechenden Weichen gestellt werden.

Dieser Beitrag verwendet einen recht engen Zeit-Horizont von 15 Tagen zur Ermittlung der Parameter für einen Ausbau. Auf Nachfrage werden gerne die weiteren Auswertungen zur Verfügung gestellt.

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2 Gedanken zu “Status Stromwende Oktober 2013 (Baden-Württemberg)

  1. Spannende Sache, sehr aufschlussreich! Sind denn schon Modellrechnungen mit Speicherung des Überschusses mittels Methanisierung (Power-to-Gas) und saisonaler Verschiebung in den Winter oder Bedarfsverschiebung in Schlechtwettter-/Nebelperioden zur Nutzung mit KWK-Anlagen (Haus-BHKWs) gemacht worden?

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