Erneuerbare-Energien-Report 2011 - E.ON Avacon AG

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10 Bei Hochspannungsleitungen und in Umspannwerken besteht Ausbaubedarf Neue Rolle: Das Land wird zum Motor der Energiewende Erneuerbare-Energien-Report 2011 E.ON Avacon AG Kapitel 3 Die Energiewende findet auf dem Land statt Der Ausbau der Erneuerbaren Energien in dem Gebiet, in dem E.ON Avacon als Stromnetzbetreiber tätig ist, weist eine hohe Dynamik auf. Bereits heute übersteigt die angeschlossene Erzeugungsleistung die verbrauchsseitige Netzhöchstlast (1.700 MW in Niedersachsen und 750 MW in Sachsen–Anhalt), für die die Netze ursprünglich ausgelegt waren, um etwa 70 Prozent. Tendenz weiter steigend! Für das Jahr 2020 wird eine Verdoppelung der Zahl der regenerativen Erzeuger – in der großen Masse kleine Photovoltaik-Anlagen – am Netz der E.ON Avacon erwartet. Aus Einbahnstraßen werden Zweibahnstraßen Zum Ende dieses Jahrzehnts wird sich in den Netzen von E.ON Avacon die Erzeugungsleistung von mehr als fünf konventionellen Großkraftwerken – schätzungsweise 6.500 MW – finden. Dies ist Folge einer Entwicklung, die deutschlandweit abläuft und zu einer grundlegenden Systemveränderung in den deutschen Stromnetzen aller Netzebenen führt. War der Stromtransport vor wenigen Jahren noch klar von den hohen Spannungsebenen, an denen die großen Kraftwerke angeschlossen waren, nach unten in die Verteilnetze mit Mittel- und Niederspannung gerichtet, so stellt sich die Situation zunehmend verändert da: Der Strom fließt in allen Netzebenen nun – abhängig von der gerade aktuellen Erzeugungs- und Verbrauchssituation – mal in der einen, mal in der anderen Richtung durch die Netze. Energiewende vor allem auf dem Land Besonders deutlich ist dabei die Veränderung jener Netze, die – im Gegensatz zu Städten – über viele Jahrzehnte weitgehend frei von örtlicher Erzeugung waren: die ländlichen Verteilnetze. Dieser Aspekt wird in der bisherigen Diskussion kaum berücksichtigt. Die Energiewende bringt eben nicht nur für die Übertragungsnetze neue Herausforderungen, sondern gerade auch für die ländlichen Verteilnetzstrukturen, die über nahezu ein Jahrhundert ausschließlich am Stromverbrauch orientiert waren. Dennoch haben sie in den letzten Jahren erhebliche Anschlussleistungen aufgenommen und zunehmend Aufgaben des Stromabtransports übernommen. Allerdings sind die Aufnahmekapazitäten ländlicher Netze inzwischen vielerorts erschöpft. Wenn das Verteilnetz auch in Zukunft große Mengen weiterer EE-Erzeugung aufnehmen soll, muss es für diese zusätzlichen Aufgaben fit gemacht werden. Daraus resultiert für regionale Netzbetreiber wie E.ON Avacon ein erheblicher Ausbaubedarf. 1995 Transport Stadt Land Stadt Transport Transportengpässe bei Hochspannung und Umspannwerken Die gesamte deutsche Energiewirtschaft ist gefordert: Im Bereich der Hoch- und Höchstspannungsnetze, also der in Deutschland gebräuchlichen Spannungsebenen 110.000, 220.000 und 380.000 Volt, ist häufig die Stromtragfähigkeit der vorhandenen Freileitungen der begrenzende Faktor. Es fehlen Transportkapazitäten für die neu aufzunehmenden Energiemengen. Würden über die Leiterseile der Hoch- und Höchstspannungsleitungen noch höhere Ströme fließen, so würden sie sich unzulässig erwärmen und dadurch ausdehnen. Dadurch wäre zwischen den einzelnen Masten kein ausreichender Bodenabstand der Leiterseile mehr gewährleistet. Abgesehen 2025 Land
1. Photovoltaik 2. Klimatechnik 3. Elektromobilität 4. Smart Metering 5. Transparenz des Energieverbrauchs 6. Intelligente Ortsnetzstation 6. vom Einsatz von Hochtemperaturseilen, die allerdings gravierende andere technische Nachteile aufweisen, bleibt bei Transportkapazitätsproblemen nur der Zubau von Leitungen als Lösung übrig. Das gleiche wie für Hoch- und Höchstspannungsleitungen gilt für die in Umspannwerken eingesetzten Transformatoren: Werden diese überlastet, droht vorzeitige Alterung oder bei nicht mehr zulässiger Belastung die Selbstabschaltung durch entsprechende Schutzeinrichtungen. Auch hier müssen in den nächsten Jahren in erheblichem Umfang Umspannwerke und Transformatorkapazitäten zugebaut werden, insbesondere in der Hoch- und Höchstspannung. Spannungsschwankungen im Verteilnetz Deutlich anders stellt sich die Situation in den Leitungsnetzen der Spannungsebenen 20.000 Volt (Mittelspannung) und 400 Volt (Niederspannung) dar, also in den regionalen und lokalen Stromnetzen, wie sie E.ON Avacon betreibt. Diese Netze sind in Deutschland größtenteils als Kabelnetze ausgeführt. In ihnen bereiten meist nicht die Ströme mit der Gefahr der kritischen Erwärmung des Leitungsmaterials die Probleme, sondern Spannungsschwankungen. Abweichungen sind europaweit auf +/- 10 Prozent des Nennwertes von 230 Volt (bei Drehstrom 400 Volt) an der Steckdose beschränkt. Bei größeren Abweichungen können die bei den Kunden angeschlossenen elektrischen Geräte beschädigt werden. Da jede Erzeugungsanlage die Spannung in einem Netz in einem gewissen Umfang anhebt (ebenso wie jeder Stromverbrauch sie in einem gewissen Umfang senkt), besteht zunehmend die Gefahr, dass dabei die zulässigen Grenzwerte verlassen werden. Hinzu kommt: Je größer der räumliche Abstand zwischen der Spannungsregelung und dem Kunden ist, desto stärker wirken sich diese erzeugungs- und verbrauchsabhängigen Schwankungen aus. Spricht man also bei Mittelspannung und Niederspannung von Netzausbaubedarf, so ist damit gemeint, dass üblicherweise zusätzliche Kabel (bildlich gesprochen stärkere „Netzäste“) verlegt werden, um diese Spannungsschwankungen zu begrenzen – aber nicht, weil die bestehenden Kabel selbst thermisch überlastet würden. Kreative Lösungen begrenzen Ausbaukosten Wird bei Mittelspannung und Niederspannung konventioneller Leitungszubau in großem Umfang nötig – und das zeichnet sich bei den derzeitigen Prognosen zur Einspeiseentwicklung in weiten Teilen der ländlichen Räume Deutschlands ab – käme es bei der klassischen Form des Netzausbaus zu hohen Kosten und einem dauernden Aufgraben der Straßenzüge, um neue Kabel in die Erde zu legen. Deshalb gibt es intensive Forschungstätigkeiten, um intelligentere Formen für zukünftige Netzstrukturen (sogenannte smart grids) zu entwickeln. E.ON Avacon beteiligt sich im Rahmen der Forschungsaktivitäten des E.ON–Konzerns intensiv an der Suche nach zukunftsträchtigen Lösungen. Als besonders vielversprechend erscheint der Ansatz, die Spannungsregelung analog zur Dezentralisierung der Erzeugung ebenfalls zu dezentralisieren. Dies bedeutet die Verlagerung dieser Aufgabe von den eher wenigen Umspannwerks-Transformatoren in die zahlreichen Ortsnetz- Transformatorenstationen. Auf diesem Gebiet ist E.ON Avacon in Kooperation mit erfahrenen industriellen Partnern ganz vorne in der Entwicklung mit dabei. Ziel ist es, alle regenerativen Erzeuger, aber auch neue Stromverbraucher, wie Elektroautos und eine Vielzahl von Wärmepumpen, deutlich effizienter in die Stromnetze einzubinden, als das mit konventionellem Netzausbau möglich wäre. Wie dies konkret geschehen kann, wird beispielsweise derzeit im groß angelegten Forschungsprojekt e-Home – Energieprojekt 2020 in den Gemeinden Stuhr und Weyhe bei Bremen in 32 Testhaushalten erprobt. Dort wird nicht eine einzelne Zukunftstechnologie untersucht, sondern das Zusammenspiel mehrerer zukunftsweisender Ansätze. Die bisherigen Ergebnisse sind vielversprechend. 4. 2. 5. 3. 1. Vor den Toren Bremens führt E.ON Avacon ein anspruchsvolles Forschungsvorhaben durch Einer der Forschungserfolge ist der Einsatz selbstregelnder Transformatoren Erneuerbare-Energien-Report 2011 E.ON Avacon AG 11
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