Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

STUDIENBEISPIELE
• Abschätzungen zur Wirtschaftlichkeit von Erdkabeln
als Alternative zu Freileitungen
• Möglichkeiten zur Verringerung der Auswirkungen
auf angrenzende ausländische Netze
2 Potenziale eines Einspeisemanagements
Aufgrund ihrer begrenzten Prognostizierbarkeit verursacht
die Einspeisung aus WEA bereits heute einen
deutlichen Mehrbedarf an der für einen sicheren Netzbetrieb
vorzuhaltenden Kraftwerksreserve. Für den in
der Zukunft erwarteten Ausbau der Windenergie in
Deutschland würde der Windprognosefehler zum dominierenden
Faktor für die Bemessung der vorzuhaltenden
Kraftwerksreserve. Durch ein Einspeisemanagement
(ESM) kann zumindest teilweise eine Steuerbarkeit der
WEA-Einspeisung erreicht und hierdurch der windbedingte
Mehrbedarf an Kraftwerksreserve reduziert
werden.
Grundsätzlich sind zwei Arten der Drosselung von WEA
denkbar. Bei der ersten Variante wird eine ständige
Drosselung zur Bereitstellung von positiver und negativer
Minutenreserve durchgeführt. Die technische Realisierbarkeit
dieser Variante ist aufgrund der derzeit
geltenden Fassung der strengen Präqualifikationsrichtlinien
für Anbieter von Reserveleistung jedoch fraglich.
Zudem ist sie auch wirtschaftlich ungünstig, da bei
ständiger Androsselung von WEA ein großer Teil der
potenziellen Einspeisung ungenutzt bleibt. Bei der
zweiten Variante werden WEA nur zeitweise bei
Auftreten von sehr großen WEA-Prognosefehlern gedrosselt,
um negative Minutenreserve einzusparen.
Diese Variante hat gegenüber der ersten den Vorteil,
dass sie technisch einfach realisierbar ist. Zudem ist
sie auch wirtschaftlich sinnvoll, da bereits bei sehr
seltener Androsselung ein nicht vernachlässigbarer Teil
an negativer Minutenreserveleistung eingespart werden
kann. Eine mögliche Vorgehensweise beim Einsatz
des ESM ist auf den folgenden beiden Bildern beispielhaft
dargestellt.
MW
WEA-Einspeisung
WEA-Prognose
0 h 24 h
Bild 1: WEA-Einspeisung und –Prognose
Um den windbedingten negativen Minutenreservebedarf
zu senken, wird die WEA-Einspeisung soweit gedrosselt,
dass der maximale positive Prognosefehler
nach oben begrenzt wird. Die Grenze, ab der die
Drosselung einsetzt, ist gestrichelt eingetragen (Bild 2).
Die dann aufgrund ESM nicht eingespeiste Windenergie
entspricht den in Bild 1 ausgefüllten Flächen.
MW
Grenze ESM
WEA-Prognosefehler
0 h 24 h
Bild 2: WEA-Prognosefehler bei Einsatz von ESM
Im Folgenden werden die Auswirkungen eines ESM
quantitativ abgeschätzt. Die installierte WEA-Leistung
für das Jahr 2020 wird in Anlehnung an die dena-
Netzstudie [1] und in Absprache mit dem Auftraggeber
zwischen 30 GW und 48,2 GW angesetzt. Um den Einfluss
des ESM auf den Minutenreservebedarf als auch
auf die WEA-Einspeisung zu verdeutlichen, sind die
Bandbreiten des windbedingten Mehrbedarfs an
negativer Minutenreserve und der aufgrund von ESM
nicht eingespeisten Energie aus WEA im gleichen
Diagramm (Bild 3) dargestellt. Die oberen Schranken
der Bänder entsprechen 48,2 GW, die unteren einer
installierten WEA-Leistung von 30 GW.
6
ΔP [GW]
ΔW [TWh/a]
4
0
0 5 10 15 % 25 30
WEA-Prognosefehler / P inst,WEA
118 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007
10
8
2
Bild 3: Mehrbedarf an Minutenreserveleistung vs.
nicht eingespeiste Energie über max. WEA-
Prognosefehler
Die rechten Enden der Kurven kennzeichnen den Fall
ohne ESM. Die Schnittpunkte mit der Ordinate kennzeichnen
vollständiges ESM, also der Einsatz des ESM
schon bei der geringsten positiven Abweichung von der
Prognose. Würde das ESM oberhalb einem WEA-
Prognosefehler von ca. 14% angewendet (entspricht
einem Einsatz von ca. 100 Stunden pro Jahr), dann
könnte der windbedingte Mehrbedarf an negativer
Minutenreserveleistung auf ungefähr 5,2 GW (bei
48,2 GW installierter WEA-Leistung), also um ca. 45%
gesenkt werden. Dabei würden 200 GWh/a an WEA-
Einspeisung, das entspricht 0,2% der erwarteten jährlichen
Gesamteinspeisung, nicht genutzt werden. Bewertet
man die nicht eingespeiste Windenergie mit der