Im Zuge der sogenannten Energiewende wird mit erheblichem finanziellem Aufwand der europäische Kraftwerkspark in Richtung Erneuerbarer Energien ergänzt. Den überwiegenden Anteil daran haben Wind- und Photovoltaikanlagen, welche eine ausgeprägte volatile Lastkurve aufweisen und daher in ihrer Dauerlastfähigkeit nur beschränkt einsetzbar sind. Mit diesen steigenden Kapazitäten sehen sich die Netzbetreiber mit neuen Problemen konfrontiert. Einerseits müssen die hohen Kraftwerkskapazitäten bedarfsgerecht ausgeglichen werden und andererseits kommt es bei deren unregelmäßigem Aufkommen zu Netzbelastungen, welche zuvor nicht zu bewältigen waren. Um der neuen Situation gerecht zu werden, sind zukünftig verhältnismäßig bedeutend größere Investitionen in die Netze erforderlich. Ebenso gibt es Anstrengungen auf rechtlicher Ebene. Diese werden unter Aufsicht der Europäischen Kommission und vom Netzverbund ENTSO-E und der Agentur ACER ausgearbeitet und sollen einen gemeinsamen Rahmen und eine Grundlage für die Energiewende schaffen.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
2 KRAFTWERKSPARK ERNEUERBARE
2.1 Europa
2.2 Deutschland
2.3 Österreich
3 VOLATILITÄT DER REGENERATIVEN KRAFTWERKE
3.1 Windkraft
3.2 Photovoltaik
3.3 Saisonale Einflüsse auf die Netzlast
3.3.1 Windkraft
3.3.2 Photovoltaik
4 NETZE
4.1 Frequenzabhängige Wirkleistungsreduktion
5 RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN
5.1 Deutschland
5.2 Österreich
5.3 EU
6 SCHLUSSFOLGERUNG, FORSCHUNGSANSATZ
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Herausforderungen der Netzlastproblematik im europäischen ENTSO-E-Stromnetz, die durch den zunehmenden Anteil volatiler regenerativer Energien, insbesondere Windkraft und Photovoltaik, entstehen. Dabei wird analysiert, wie diese schwankenden Einspeisungen die Netzstabilität beeinflussen und welche technischen sowie regulatorischen Maßnahmen erforderlich sind, um die Versorgungssicherheit im Rahmen der Energiewende zu gewährleisten.
- Analyse der Volatilität von Windkraft und Photovoltaik im europäischen Stromnetz.
- Untersuchung der Netzbelastung und Prognosegüte in Deutschland und Österreich.
- Evaluierung von Maßnahmen zur Netzstabilität wie Wirkleistungsreduktion und Ausbauplänen.
- Betrachtung der regulatorischen Rahmenbedingungen auf nationaler und EU-Ebene.
- Diskussion technischer Lösungsansätze zur Entlastung der Netze durch Speichertechnologien.
Auszug aus dem Buch
3.1 Windkraft
Das mitteleuropäische Windaufkommen in Windfronten kann jeweils mehrere Tage dauern. Diese sind bereits relativ gut vorhersehbar und bereiten den Netzbetreibern nur in geringem Maße unvorhergesehene Laständerungen. Die Prognoseabweichungen treten in Deutschland überwiegend in positiver Überlast auf. Im Mittel betragen die Prognoseabweichungen unter 10 % der maximalen tatsächlichen Einspeiseleistung im Netzgebiet der vier deutschen Netzbetreiber (EEG/KWK 2013c). Das virtuelle Windkraftwerk Deutschland in Form der vier Netzbetreiber charakterisiert sich aufgrund der Größe in sehr homogenem Verhalten. In seltenen Fällen kommt es jedoch zu gröberen Abweichungen der Prognose. In KW 1 und KW 2/2012 kam es im deutschen Netzgebiet durch drastische Unternominierung des Netzbetreibers Amprion zu einer Übereinspeisung von 18 % (EEG/KWK 2013a).
Das Aufkommen einer Windfront und der einhergehenden Windkraft-Erzeugung kann anhand der Abbildung 1 am Beispiel Deutschlands abgelesen werden. Dabei kann sich der Wind von einer Flaute in gemäßigtem Anstieg recht kontinuierlich aufbauen (22.-26.22.2011). Es kam aber im weiteren Verlauf zu einer abrupten Verdoppelung der Windlast innerhalb von eineinhalb Tagen (26.-27.11.2011). Der Abzug der Front verlief recht rasch etwa in der Dauer eines Tages.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Dieses Kapitel stellt die Problematik der volatilen Stromeinspeisung durch erneuerbare Energien in der EU-27 dar und erläutert den Bedarf an neuen Backup-Kraftwerken und Netzinvestitionen.
2 KRAFTWERKSPARK ERNEUERBARE: Hier werden die Erzeugungsanteile und Kapazitäten erneuerbarer Energien in Europa, Deutschland und Österreich analysiert, wobei besonders die unterschiedliche Netzrelevanz der Energiequellen hervorgehoben wird.
3 VOLATILITÄT DER REGENERATIVEN KRAFTWERKE: Dieses Kapitel untersucht detailliert die Schwankungen der Wind- und PV-Einspeisung sowie deren Prognosefähigkeit und saisonale Einflüsse auf die Netzlast.
4 NETZE: Hier werden die Auswirkungen des Zubaus erneuerbarer Energien auf die Netzstruktur analysiert, inklusive technischer Lösungsansätze wie der frequenzabhängigen Wirkleistungsreduktion.
5 RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN: Dieses Kapitel beschreibt die gesetzlichen Regelungen zum Einspeisemanagement und zur Netzstabilität in Deutschland, Österreich und auf EU-Ebene.
6 SCHLUSSFOLGERUNG, FORSCHUNGSANSATZ: Abschließend werden Strategien für die zukünftige Strommarktgestaltung, Speichertechnologien und Notwendigkeiten für weiterführende Forschung diskutiert.
Schlüsselwörter
Energiewende, Netzstabilität, Windkraft, Photovoltaik, ENTSO-E, Netzbelastung, Prognoseabweichung, Wirkleistungsreduktion, Einspeisemanagement, Netzengpässe, Regelleistung, Strommarkt, Pumpspeicherkraftwerke, Volatilität, Stromnetz.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Herausforderungen für das europäische Stromnetz, die durch den zunehmenden Ausbau volatiler erneuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne entstehen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die Netzstabilität, die Analyse von Einspeiseprognosen, gesetzliche Rahmenbedingungen zum Einspeisemanagement sowie technologische Strategien zur Netzintegration.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es aufzuzeigen, wie die zunehmende Volatilität der Einspeisung die Netzbetreiber vor neue Probleme stellt und welche technischen sowie regulatorischen Investitionen notwendig sind, um das Netz stabil zu halten.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Die Arbeit nutzt eine quantitative Analyse von Betriebs- und Einspeisedaten von Netzbetreibern sowie eine vergleichende Untersuchung gesetzlicher Richtlinien in Deutschland und Österreich.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Volatilität von Wind- und Photovoltaikanlagen, die Prognosegüte, saisonale Effekte auf die Netzlast sowie die erforderlichen Netzausbaumaßnahmen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind insbesondere Energiewende, Netzstabilität, Windkraft, Photovoltaik, Einspeisemanagement und Netzengpässe.
Warum gibt es in Österreich im Vergleich zu Deutschland Unterschiede bei den Windkraft-Prognosen?
Die schlechtere Prognosefähigkeit in Österreich wird auf das geografisch kleinere Netzgebiet und die topografischen Besonderheiten zurückgeführt, die das homogene Verhalten, wie es in Deutschland durch den großflächigen Verbund besteht, einschränken.
Welche Rolle spielt die Power-to-Gas-Technologie in der Arbeit?
Die Technologie wird als ein Potenzial diskutiert, um Erzeugung und Verbrauch zeitlich zu entkoppeln und damit zur Netzglättung und Entlastung bei Überkapazitäten beizutragen.
- Citation du texte
- Martin Kirchmayr (Auteur), 2013, Netzlastproblematiken im europäischen ENTSO-E Netz in Hinblick auf den bestehenden „regenerative-Energien“-Kraftwerkspark, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/262692
