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www.oeko.de „Transparenz der Stromnetze – Erhöhung der Transparenz über den Bedarf zum Ausbau der Strom-Übertragungsnetze“ Dr. Dierk Bauknecht ([email protected]) Wissenschaftsdialog „BNetzA meets Science“ Bonn, 23. September 2016

Wissenschaftsdialog 2016 der Bundesnetzagentur: Dr. Dierk Bauknecht – Transparenz der Stromnetze, Erhöhung der Transparenz über den Bedarf zum Ausbau der Strom-Übertragungsnetze

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„Transparenz der Stromnetze – Erhöhung der Transparenz über den Bedarf zum Ausbau der Strom-Übertragungsnetze“

Dr. Dierk Bauknecht ([email protected]) Wissenschaftsdialog „BNetzA meets Science“ Bonn, 23. September 2016

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Projekt Transparenz Stromnetze Partizipative Netzmodellierung www.transparenz-stromnetze.de

Stakeholder-Diskurs

Vereinfachtes „DC“-Netzmodell Bauknecht | Wissenschaftsdialog | 23.09.2016

NEP Zielnetz B 2025 (Quelle: Öko-Institut e.V.)

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Partizipationsverfahren Stakeholder-Workshops

Zentrale Erfahrungen: ● Die Vorbereitung der Workshops ist

aufwändig, der Arbeitsprozess u.a. dank externer Moderation gut.

● Die Teilnehmer sind hoch motiviert und haben sich sehr positiv über die Workshops geäußert, u.a. als neutraler Rahmen zur Diskussion komplexer fachlicher Aspekte.

● Die gemeinsame Formulierung von Schlussfolgerungen ist schwierig: politische Aussagen müssten in den Organisationen abgestimmt werden.

● Stopp des NEP 2015 hat auch die Workshopreihe gefährdet.

Bauknecht | Wissenschaftsdialog | 23.09.2016

Durchführung von bisher sieben ein- bis zweitägigen Workshops mit Vertretern von 11 Verbänden bzw. Initiativen:

Deutsche Umwelthilfe, WWF, NABU, BUND, Bund Naturschutz Bayern, Germanwatch, Verbraucherzentrale Bundesverband, Aktionsbündnis Trassengegner Bayern, BI Pro Erdkabel NRW, BI Südkreis, FORUM Gemeinsam gegen das Zwischenlager und für eine verantwortbare Energiepolitik e.V. Die hier aufgeführten Aussagen werden nicht notwendigerweise von allen Teilnehmern der Workshopreihe mitgetragen. Sie sind daher als Schlussfolgerungen des Öko-Instituts anzusehen.

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Die Diskussion zum Netzausbau in verschiedenen Verfahrensschritten

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Ausbau Erneuerbare

Szenariorahmen

Modellierung

Netzentwicklungsplan

Bundesfachplanung, Raumordnung, Planfeststellung

Inputdaten

Modellierung

Interpretation der Ergebnisse

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Unterschiedliche Visionen und Szenarien im Rahmen der Energiewende, wie das erneuerbare Stromsystem aussehen soll.

Zentrale Kritikpunkte am Szenariorahmen:

• dass er zu eng gefasst ist • hohe Bedeutung fossiler Kraftwerke

• und Optionen nicht berücksichtigt, die Netzausbedarf reduzieren könnten,

• Speicher, Lastmanagement, Dezentralisierung

Wie werden die Szenarien im einzelnen parametrisiert?

Probleme auch bei den Netzdaten

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Szenariorahmen / Inputdaten

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Übersicht zu den bisher untersuchten Szenarien

Szenario Charakterisierung

Referenzszenario 2024 und 2034

Entspricht NEP Szenarien B 2024 und B 2034

Netzszenarien 2024 und 2034 „Verzicht auf Korridor D“

Verzicht auf HGÜ-Korridor D („Südostlink“)

Netzszenarien 2024 und 2034 „Verzicht auf Korridor A“

Verzicht auf HGÜ-Korridor A Emden – Osterath – Philippsburg

Netzszenario 2024 „Konverter Mecklar“

Anbindung des Knotens Mecklar an den HGÜ-Korridor C, Verzicht auf Maßnahme P43

Strommarkt-Basisszenario „Rückgang Braunkohle“

Verringerung der Braunkohle-Leistung auf 6 GW (entsprechend Greenpeace-Szenario)

Strommarkt-Basisszenario „Lastnahe EE-Verteilung“

50% des EE-Zubaus werden lastnah (auf Ebene der Bundesländer) zugebaut

Strommarkt-Szenario „Kohleausstieg“

Verringerung der Braun- und Steinkohle-Erzeugung (Greenpeace-Szenario)

Strommarkt-Szenario „Dezentrale Energiewende“

Nachfragerückgang, Kohleausstieg, dezentrale Verteilung EE und Gas-KW, dezentraler Ausgleich

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• (Verwendete Modelle kommen zu falschen Schlussfolgerungen)

• Modellierungsprozess ist nicht transparent, Modelle stehen nur den Netzbetreibern zur Verfügung Expertenebene: Modellierung mit verschiedenen Modellen: Welche

Bandbreite an Ergebnisse ergibt sich daraus?

Stakeholderebene: offene Diskussion auch der Modellmechanik

Entwicklung von Open Source Modellen ist wichtig, aber Stakeholder können auch Open Source-Modelle nicht nutzen

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Modellierung: Mögliche Kritik

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• z.B. Erforderlichkeitskriterium • Eine Maßnahme gilt als erforderlich, wenn sie zu mindestens 20%

ausgelastet ist.

• Leitungen, die im Modell abgebildet sind, werden auch genutzt.

• Beispiel „Braunkohleleitung Korridor D“ • Ohne Korridor D sinkt die Erzeugung aus Braunkohle in

Deutschland in 2024 um 2% und im Jahr 2034 um 6% Braunkohleleitung ja oder nein?

• Vergleich verschiedener Optionen gesellschaftlicher Diskurs

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Interpretation der Ergebnisse

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Beispiel: Dezentralisierung der Energieversorgung

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Vorrang für regionalen Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch in ca. 40 Regionen

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Transportfunktion

Nicht: Übertragungsnetz oder dezentral Sondern: Übertragungsnetz oder andere Infrastrukturmaßnahmen

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Quelle: Wimmer et al. et 12/2014

Schlechtere Standorte mehr Anlagen Im Beispiel 15.757 vs 21.675 Turbinen Stehen die Flächen überall zur Verfügung?

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Geringere Netzverluste Geringerer Netzausbaubedarf

Bedarf an flexibler Kapazität erhöht sich Verstärkte Nutzung von Flexibilität Wirkungsgradverluste Teurere Kraftwerke kommen zum Einsatz Höhere Stromerzeugungskosten

Mögliche Systemeffekte eines dezentralen Ansatzes (dezentraler Ausgleich)

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● Mit dem Dezentral-Szenario wird ein wichtiges Szenario untersucht, das bisher im NEP keine Rolle spielt

● Entlastung des Netzes, aber kaum Änderung nach dem Erforderlichkeitskriterium

● Dezentral-Szenario führt auch zu negativen Effekten ‒ Anstieg der variablen Stromerzeugungskosten

Was kann durch weitere Anpassungen des Szenarios reduziert werden?

● Nicht: Übertragungsnetz oder dezentral Sondern: Übertragungsnetz oder andere Infrastrukturmaßnahmen

Fazit

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Kontakt

Dr. Dierk Bauknecht Senior Researcher

Öko-Institut e.V. Postfach 17 71 79017 Freiburg

Telefon: +49 761 45295-230 E-Mail: [email protected]

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Wir stehen erst am Anfang der Erneuerbaren-Entwicklung + Steigender Stromverbrauch durch PtX zu erwarten.

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TWh

Geothermie

Deponiegas

Abfall (biogen)

Biomasse

Fotovoltaik

Windkraft offshore

Windkraft onshore

Wasserkraft

HistorischeDaten

Nationale Ziele

EU-rechtlicheVerpflichtung

Mindest-AusbaupfadEnergiekonzept 2010/2011

Ausbaukorridor EEG 2014

Korridor für den Ausbau desAnteils erneuerbarer Stromerzeugung

auf 80 bis 100% im Jahr 2050

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CO2-Emissionen in verschiedenen Szenarien

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Eingangsdaten und typische Szenario-Parameter für das Strommarktmodell „PowerFlex Grid“

Last- und Angebotsprofile: • Stromnachfrage • Fernwärme-

nachfrage • EE-Angebot für

Wind, PV und Laufwasser

• Must-run Strom-erzeugung

• Stündliche Auflösung

• Räumlicher Verteilschlüssel

Konventioneller Kraftwerkspark: • Leistung • Verfügbarkeit • Wirkungsgrad • Lastgradienten • Mindestlast • Brennstoff-

kosten • variable Kosten • Emissionsfaktor • CO2-Preis • Koordinaten

Speicher: • Speicherkapazität • Be- und

Entladeleistung • Wirkungsgrad • Koordinaten Lastmanagement: • Lastprofil • Speicherkapazität • Installierte Leistung • Wirkungsgrad • Räumlicher

Verteilschlüssel

Deutschland

Last- und Angebotsprofile: • Stromnachfrage • EE-Angebot für

Wind, PV und Laufwasser

• Must-run Strom-erzeugung

Konventioneller Kraftwerkspark: • Vereinfacht

(Brennstoffcluster) Speicher: • PSW und SWK

Europa

Typische Parameter für die Bildung von Szenarien

Bauknecht | Wissenschaftsdialog | 23.09.2016

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CO2 Bewertungskriterien

Bauknecht | Wissenschaftsdialog | 23.09.2016

Ökonomische Effekte • Kraftwerkskosten • Netzkosten

• Flexibilitätskosten

Ökologische

Auswirkungen /

Energetische Effizienz

Versorgungssicherheit

& Komplexität

Gesellschaftliche Dimension:

Demokratisierung,

Eigentumsverteilung

„Demokratisierung“vs. Kostenminimierung?

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Geringere Netzverluste Geringerer Netzausbaubedarf

Regionen versorgen sich möglichst selbst, Leitungsverluste sinken Szenario 1: -17% Szenario 2: -11% Sz 1: Netzentlastung, aber auch neue Engpässe Die meisten Leitungen sind immer noch „erforderlich“ Sz 2: Belastung sinkt insgesamt, aber steigt in der Spitze

Modellierungsergebnisse Netz

Bauknecht | Transfer-Workshop (De)zentral | 4.10.2016

Mögliche Effekte Ergebnis der Modellierung

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Bedarf an flexibler Kapazität erhöht sich Verstärkte Nutzung von Flexibilität Wirkungsgradverluste Teurere Kraftwerke kommen zum Einsatz Höhere Stromerzeugungskosten

Sz 1: Lokale -Nutzung flexibler Nachfrage kommt schneller an die Grenzen, lange Erzeugungsplateaus Sz 1: Variable Stromerzeugungskosten in Deutschland steigen um 3,4 Mrd € (+18%) (höhere CO2-Preise und teurere Kraftwerke) Sz 2: +0,9 Mrd € (+6%) ->Verdrängte Kraftwerke werden für den Export genutzt Siehe Leitungsauslastung

Modellierungsergebnisse außerhalb des Netzes

Bauknecht | Transfer-Workshop (De)zentral | 4.10.2016

Mögliche Effekte Ergebnis der Modellierung