Neubau Smart Grids - Grundsteinlegung oder Richtfest? - Realität und Vision bei Netzbetreibern in Deutschland - Juni 2012
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Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest? Realität und Vision bei Netzbetreibern in Deutschland Juni 2012
2_ Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?
Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?_3
Management Summary
Studie unter 25 deutschen Verteilnetzbetreibern, Thema „Smart Grid“
Investitionen in der Vergangenheit zur Verstärkung der Netze
Verteilnetze in Deutschland mussten in den letzten fünf Jahren u.a. durch den Zuwachs von Erneubaren
Energien ausgebaut werden. Auch bis 2020 gehen über 2/3 der Netzbetreiber von weiterer Optimierung aus.
Smart Grids noch bei der Grundsteinlegung
Aktuell sind deutsche Verteilnetze lediglich im Hochspannungsbereich mit adäquater Intelligenz ausgestattet.
Speziell im Mittelspannungs- und Niederspannungsbereich herrscht hohes Potenzial hinsichtlich dem Einsatz von
Sensorik, Monitoring/Steuerung und der Optimierung des Netzbetriebs.
Smart-Grid-Investitionen getrieben durch gesetzliche Vorgaben
Zukünftig sehen Verteilnetzbetreiber ihren Investitionsfokus in der Steigerung der Intelligenz des Verteilnetzes.
Diese Entscheidungen sind maßgeblich getrieben durch gesetzliche/regulatorische Vorgaben.
Richtfest der Smart Grids bis 2020, zunehmend Mittel- und Niederspannung in ländlichen Gebieten
Weitere Investitionen und somit der Ausbau der Smart Grids werden bis 2020 zunehmend im Mittel- und
Niederspannungsbereich erfolgen, vor allem in ländlichen Gebieten.
Zeitpunkt des Richtfests abhängig von Handlungsbedarf und Netzintelligenz
Der Zeitpunkt des Richtfests und die Höhe der Investitionen sind in Abhängigkeit des Handlungsbedarfs und der
aktuellen Intelligenz des Netzes zu bestimmen. goetzpartners hat hierzu ein Benchmark-basiertes Modell
entwickelt.4_ Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?
Repräsentative Studie unter deutschen Verteilnetzbetreibern durchgeführt
Die 25 untersuchten Unternehmen betreiben ca. 1/3 des deutschen Verteilnetzes; sowohl Großstadt-
als auch Misch- und Flächennetze sind repräsentiert
Anteil der Stichprobe am deutschen Verteilnetz
Deutschland ∑ 1,6 385.122 357.124
Stichprobe 30% 32% 37%
MS und NS Installierte Fläche [qkm]
Netzlänge Umspannleistung
[Mio km] [MVA]
MS/NS: Mittel-/Niederspannung
Repräsentative Abbildung des Verteilnetzes [1]
Repräsentativität für
das deutsche
Verteilnetz gegeben Lastdichte [MW/qkm] 4
3 Städtische
Netze
2
Mischnetze
1
0 Analysierte VNB
Flächennetze
VNB: Verteilnetzbetreiber
[1] Lastdichte: Zeitgleiche Jahreshöchstlast in der Mittelspannung pro km²
Quelle: goetzpartners, Unternehmensdaten, Statistisches Bundesamt, Monitoringbericht BNetzANeubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?_5
Historischer Netzausbau und zukünftige Investitionen
Der Großteil der befragten Netzbetreiber musste in den vergangenen 5 Jahren seine Netze ausbauen;
Über 2/3 der untersuchten Unternehmen rechnen mit starken Investitionen bis 2020
Netzausbau in Deutschland: Historie und zukünftige Investitionen
Frage: „Wurden in Ihrem Verteilnetz in den „Rechnen Sie im Zeitraum bis 2020 mit
vergangenen 5 Jahren Netzverstärkungen oder signifikantem Netzverstärkungsbedarf
Optimierungen durchgeführt?“ (>5% der aktuellen Trafoleistung bzw.
Stromkreislänge) in Ihrem Netz?“
Ausbau in den letzten 5 Jahren Ausbaubedarf
2008 2012 2020
Nein 16%
36% 32%
44%
Ja 84%
64% 68%
56%
Netz- Erhöhung der Optimierung Zukünftig auch
verstärkungen: installierten [1] Netzverstärkungs-
Ausbau von Umspann- bedarf
Leitungen leistung
[1] z.B. Optimiertes Lastmanagement durch Sensorik/IKT, Leiterseilmonitoring, Trennstellenoptimierung
Quelle: goetzpartners6_ Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?
Status quo der installierten Intelligenz im deutschen Verteilnetz
2008
2008 2012 2020
Smart Grid Verteilnetze aktuell noch bei der Grundsteinlegung: Sensorik im HS und MS Bereich sind
die einzigen Komponenten, die aktuell zufriedenstellend mit Intelligenz ausgestattet sind
Aktuelle Situation der installierten Intelligenz im deutschen Verteilnetz
Sensorik Monitoring und Steuerung Optimierung Netzbetrieb
(kontinuierliche/maximale Messwerte, Leistungsfaktor) von Netzen und Betriebsmitteln
Verbreitungsgrad nach Netzebene Verbreitungsgrad unterschiedlicher Kontrollmethoden Verbreitungsgrad intelligenter Optimierungstechnologien
in der Mittel- und Niederspannung in der Mittel- und Niederspannung
Optimierung
HS Lokal Spannungs-
niveau
var-Regelung
HS/MS dezentraler
Lokal- Einspeiser
automatisiert
Phasenschieber-
MS betrieb eigener
Kraftwerke
Dezentral-
automatisiert
Leistungs-
MS/NS elektronik
(FACTS)
Von
zentraler Leiterseil-
NS Leitwarte monitoring
(Temperatur)
Sonstiges
NS Zentral und Betriebsmittel-
Verteiler dezentral monitoring
keine immer keine immer nicht häufig
Messung Möglichkeit verwendet
()
MS/HS OK
NS ist zu erweitern
Zentrales Monitoring Optimierungstechnologien in
MS und NS sind verstärkt
Zu etablieren
einzusetzen
HS/MS/NS: Hoch-/Mittel-/Niederspannung () Situation soweit OK, spezifischer Verbesserungsbedarf gegeben
Quelle: goetzpartners () Situation zeigt (deutliches) Optimierungspotential aufNeubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?_7
Sensorik: Wo werden welche Messwerte wie häufig erhoben? 2008 2012 2020
Nur in der Hochspannung finden kontinuierlich Messungen statt; Verbreitung von Sensorik in der
Mittelspannung schwankt stark von Netz zu Netz
Hochspannung Mittelspannung Niederspannung
Durchschnittlicher
Verbreitungsgrad
von Sensorik
Leiterseile/Kabel/ Umspannstation Leiterseile/Kabel/ Ortsnetzstation Leiterseile/Kabel Verteiler
Betriebsmittel im (HS/MS- Betriebsmittel im (MS/NS- (-schränke) mit
Feld Transformator) Feld Transformator) Sicherungen[1]
Spannung/Strom/Last (kontinuierliche Messung)
keine Messung 13% 0% 11% 32% 84% 84%
teilweise 13% 6% 26% 47% 16% 16%
häufig 7% 0% 37% 16% 0% 0%
immer 67% 94% 26% 5% 0% 0%
Maximalwerte seit letzter Auslesung
keine Messung 14% 6% 12% 11% 76% 82%
teilweise 7% 0% 24% 28% 24% 18%
häufig 0% 6% 24% 22% 0% 0%
immer 79% 88% 41% 39% 0% 0%
Phasenwinkel/Leistungsfaktor
keine Messung 46% 24% 56% 76% 87% 94%
teilweise 0% 0% 31% 12% 13% 6%
häufig 15% 18% 13% 6% 0% 0%
immer 38% 59% 0% 6% 0% 0%
Feedback >= 50%
50% > Feedback >= 40% Verbreitungsgrad von Sensorik: Nie vorhanden An allen Betriebsmitteln vorhanden
[1] ohne Transformator
Quelle: goetzpartners 40% > Feedback8_ Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?
o
Monitoring und Steuerung : Kontrollierbarkeit des Netzes 2008 2012 2020
Kaum Intelligenz im Verteilnetz: bis auf die teilweise Anbindung von Mittelspannungsanlagen an die
Leitwarte kann weder automatisiert noch ferngesteuert Kontrolle ausgeübt werden
Mittelspannung Niederspannung
Lokal
Analoge Auslesbarkeit/
o 2,6 o 2,1
Regelung am Betriebsmittel
(keine digitale Schnittstelle)
Lokal-automatisiert
Datenverarbeitung/Regelung o o
ohne Kommunikation mit
anderen Betriebsmitteln
Dezentral-automatisiert
Kommunikation mit o o
dezentralem Rechner oder
anderen Betriebsmitteln
Zentralisiert
Von zentraler Leitwarte
o o
(Auslesung/Steuerung z.B.
über SCADA)
Hybrid
Sowohl dezentral- o o
0,1
automatisiert als auch zentral
von Leitwarte
Keine Möglichkeit immer Keine Möglichkeit immer
Fragestellung: Können Netzbetriebsmittel (Transformatoren, Schaltanlagen, Kompensationseinrichtungen) gesteuert
(Steuerung), bzw. Betriebszustände ausgelesen (Monitoring) werden? ([0…3] 0: keine Möglichkeit; 3: immer)
Quelle: goetzpartnersNeubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?_9
Optimierungsverfahren im Netzbetrieb 2008 2012 2020
Der sporadischer Einsatz aktiver Spannungsregelung stellt die Ausnahme dar: Andere in
Hochspannungsnetzen bewährte Verfahren werden bislang kaum in Verteilnetzen eingesetzt
Mittelspannung Niederspannung
Optimierung/Absenkung des
Spannungsniveaus
0,4
(innerhalb zulässiger Grenzen)
Blindleistungsregelung von
dezentralen Einspeisern
Phasenschieberbetrieb
(bzw. dynamische
Leistungsfaktor-Optimierung
eigener Kraftwerke)
Leistungselektronik
(Statische Kompensations-
anlagen und andere FACTS-
Betriebsmittel)
Leiterseilmonitoring
(Temperatur)
Sonstiges Betriebsmittel-
Monitoring
(Zum kurzfristigen Betrieb
über Bemessungs-Daten)
Keine Nutzung Häufige Nutzung Keine Nutzung Häufige Nutzung
Quelle: goetzpartners10_ Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?
Zukünftige Einsatzgebiete/Kriterien von Smart-Grid-Investitionen 2008 2012 2020
Investiert würde vornehmlich in eine Steigerung der Intelligenz des Verteilnetzes; regulatorische
Verpflichtungen sind das dominierende Investitionskriterium
Einsatzgebiete für Smart-Grid-Investitionen Kriterien für Smart-Grid-Investitionen
„Falls Ihnen Subventionen in nur einem der folgenden Smart- „Was kann aus Ihrer Sicht die Investition in genannte
Grid-Innovationsfelder zur Verfügung stünden, wo würden Sie Innovationen rechtfertigen? (Mehrfachauswahl möglich)“
investieren?“
Erfüllung gesetzlicher/
80%
Intelligentes regulatorischer Verpflichtungen
58% Smart
Verteilnetz Grid Mittelfristiger Business Case:
Nur in V 1.0 48%
Strategische Investition
Kombination 38%
sinnvoll Positiver Wertbeitrag:
36%
Smart Home 4% ROI > interne hurdle-rate
Nicht-ökonomische
Smart Metering 0% 32%
Smart Unternehmensziele
Grid
Virtual Power Plant/ Langfristiger Business Case:
0% V 2.0 28%
Microgrid Technologieführerschaft
E-Mobility Infrastruktur 0% Kurzfristiger Business Case:
20%
Positiver ROI
Antwortmöglichkeiten
• Smart Metering: Infrastruktur für intelligente Zähler Sonstige
50% 12%
• Smart Home: Einführung anreizkompatible Tarife, Demand Response (v.a. Technische Treiber)
• Intelligentes Verteilnetz: Automatisierung, Sensorik,
Kommunikationstechnik
• Virtual Power Plant/Microgrid: Aktives Management von Teilnetzen unter Feedback >= 50% 50%
Minimierung des externen Regelenergiebedarfs
50% > Feedback >= 40%
• E-Mobility Infrastruktur 40% > Feedback
Quelle: goetzpartners;Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?_11
Einsatz von Smart-Grid-Technologien bis 2020 2008 2012 2020
Richtfest bis 2020 zu erwarten: VNBs planen Zuwachs an „Intelligenz“[1] sowohl in der Mittel- als auch
in der Niederspannung; mehr Einsatz in ländlichen Flächennetzen als in Städten erwartet
Einsatz im Transportnetz Regionaler Einsatz
HöS
(380/220 kV)
Groß- 32% 32% 100%
Großindustrie 27%
kraftwerk 9% Eher in
städtischen 12%
Netzen
Einsatz im Verteilnetz
HS
Struktur-
(110 kV)
35% 35% unabhängig,
Großindustrie Kraft- Wind- 22% 44%
9% je nach
(= 40%
Meinung Piloteinsätze Einsatz deckend 40% > Feedback
HS/MS/NS: Hoch-/Mittel-/Niederspannung
Frage: Wo rechnen Sie bis 2020 mit dem Einsatz von Smart Grid Technologien?
VNB: Verteilnetzbetreiber; [1] v.a. Sensorik, Automatisierungstechnik, Spannungs-/Blindleistungsoptimierung; Definition Netzebenen gemäß BNetzA;
Quelle: goetzpartners12_ Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?
Zeitpunkt und Art der Investitionen bis 2020 zu bestimmen 2008 2012 2020
Der Zeitpunkt für das „Smart-Grid-Richtfest“ hängt stark vom aktuellen bzw. zukünftigen Handlungs-
bedarf und der aktuellen „Intelligenz“ des Netzes ab
Hauptherausforderungen goetzpartners Lösungsansatz
Handlungsbedarf Netz
„In welchen Zeiträumen ist
I verstärkt mit Investitionen in Smart „Wie stark werden sich Anzahl und
Grid Technologien Höhe der Fluktuationen durch EE
zu rechnen? zukünftig auf das Netz auswirken?!“
„Aus der Kombination des Handlungsaktuell (aktuell &
erforderlichen Leistungs- zukünftig) ist definiert durch
niveaus des Netzes und dem
• niedrige Lastdichte
derzeitigen Intelligenz-
(ländliche Netztopologien)
level
Kurz- • Höhe der Netzverluste
fristig? Lang- • Menge an EEG-
fristig? Smart-Grid- Einspeisung/Einwohner
Richtfest:
2012 2015 2020
Festlegung von
Zeitpunkt und Art der f Derzeitiger Intelligenzlevel des Netzes
Investitionen
„Wie hoch ist der Anteil von Smart-
Technologien aktuell in meinem Netz?“
„In welche Art(en) von Smart Grid Verbreitungsgrad von
II
Technologien sollte investiert • Sensorik
werden ? • Monitoring und
Steuerungseinrichtungen
• Eigentliche Netzinfrastruktur
• Smart home • Optimierungstechnologien
• E-mobility [relativ zum Durchschnittswert]
• Smart metereting
Quelle: goetzpartnersNeubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?_13
Normstrategien zur Smart Grid-Investitionsplanung (Auszug) 2008 2012 2020
Erst nach erfolgreicher EEG-Integration und Erhöhung der Intelligenz im Netz sind Netzbetreiber auf
die Entwicklung von Smart Grid 2.0-Geschäftsmodellen vorbereitet
Niedrig
Frühzeitige Pilotierung Technologie hebeln
3 4
Geringer aktueller Handlungsdruck Smart Grid 2.0-Geschäftsmodelle
sollte als Chance zum entwickeln und/oder
zeitintensiven intelligenten Technologieführerschaft im
Upgrade genutzt werden Rahmen von Zukäufen nutzen Nur die
Kombination
aus
Aktueller
aktuellem und
Handlungs-
zukünftigem
bedarf[1]
Handlungsbedarf
ergibt ein
Kupferminimierung Smarte Potenziale heben konsistentes
1 2
Flankierende smarte Maßnahmen Senkung des Handlungsdrucks Gesamtbild
zur Minimierung des kurzfristig durch gezielten Einsatz und
nur konventionell umzusetzenden punktuelle Verstärkung
Netzausbaus bestehender Technologie
Jeder Kreis repräsentiert einen
Hoch untersuchten Netzbetreiber mit dem
aktuellen Handlungsbedarf
Unter- Über-
durchnittlich Relatives durchnittlich
Intelligenzniveau [2]
[1] Aktuell Handlungsbedarf: Niedrige Lastdichte (ländlich), Netzverluste und EEG/Einwohner erhöhen erforderliches Leistungsniveau
[2]Verbreitungsgrad von Sensorik, Monitoring, Steuerungs- und Optimierungstechnologien
Quelle: goetzpartners14_ Neubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?
goetzpartners Studienreihe zur Energiewende
goetzpartners analysiert die Stellhebel zur Energiewende in Deutschland in einer Studienreihe
Stellhebel zur Anpassung im Energieversorgungssystem
Energiewende in Deutschland
1 Stromerzeugung
• Anpassung der Kapazität an
flexiblen und regelbaren
Starker Ausbau erneuerbarer Kraftwerken, zur Kompensation
Energiequellen volatiler EE Einspeisung
• 80% des Stromverbrauchs in
Deutschland sollen 2050 aus
2 Stromnetze
erneuerbarer Energie gedeckt werden
• Ausbau der Übertragungs- und
Verteilnetze zur Anpassung an die
Dezentralisierung der Stromerzeugung veränderten Lastflüsse
• Umstrukturierung der Erzeugung von
wenigen Großkraftwerken zu vielen
kleinen Erzeugungsanlagen abseits der
Verbrauchszentren 3 Stromspeicher (in Arbeit)
• Ausbau der Speicherkapazitäten
Steigende Volatilität zum Ausgleich regionaler und
überregionaler
• Eingeschränkte Prognostizierbarkeit und
Erzeugungsschwankungen
Verfügbarkeit von erneuerbaren
Energien erschweren die Integration in
das Stromversorgungssystem 4 Stromverbrauch (in Arbeit)
• Nutzung vorhandener Potenziale
zur Steuerung der Nachfrage um
erneuerbare Energien effizient in
das Stromnetz zu integrierenNeubau Smart Grids – Grundsteinlegung oder Richtfest?_15 Über goetzpartners goetzpartners ist ein führendes unabhängiges europäisches Beratungsunternehmen, das M&A-Beratung (Mergers & Acquisitions) und Management Consulting unter einem Dach kombiniert. Mit diesem einzigartigen Angebot berät goetzpartners Unternehmen entlang ihrer gesamten Wertschöpfungskette und schafft für sie nachhaltige Werte. Die Gruppe ist mit Büros in München, Düsseldorf, Frankfurt, London, Madrid, Moskau, Paris, Prag und Zürich sowie internationalen Kooperationen vertreten. goetzpartners Management Consultants berät schwerpunktmäßig in den Bereichen Strategie, Operational Excellence und Business Transformation. Fokus von goetzpartners Corporate Finance ist die Beratung bei Unternehmenskäufen, -verkäufen und Fusionen. goetzpartners ist „Hidden Champion“ 2012 im Beratungssektor Corporate Finance und Managementberatung (Resultat der „Hidden Champion“-Studie 2012 von Prof. Fink in Zusammenarbeit mit dem Wirtschaftsmagazin Capital). Industry Line Energy/Utilities Wir begleiten Unternehmen bei ihrem Wandel hin zu erneuerbaren Energien, der Steigerung ihrer Effizienz z. B. durch die Kombination von Wärme und Elektrizität, bei ihren Dezentralisierungsstrategien und auf ihrem Weg hin zur klimaneutralen Nutzung fossiler Brennstoffe. Auch Themen wie Smart Grids und Energiespeichersysteme haben wir auf unserer Agenda. Im Mittelpunkt steht dabei ein integrierter Ansatz, der strategische, operative und transaktionsbezogene Fragestellungen verbindet. Mit unserem tiefen Verständnis der wirtschaftlichen Zusammenhänge geben wir Energieerzeugern, Stadtwerken, Investoren und Anlagenherstellern neue Impulse. Disclaimer Diese Studie ist urheberrechtlich geschützt. Die Vervielfältigung, der Verleih sowie jede sonstige Form der Verbreitung oder Veröffentlichung auch auszugsweise bedarf der Zustimmung von goetzpartners. Diese Studie basiert sowohl auf eigenen Untersuchungen von goetzpartners als auch auf öffentlich zugänglichen Informationen aus unterschiedlichen Quellen. Diese Quellen umfassen unter anderem Drittstudien, Presseartikel, Datenbanken und Unternehmensinformationen. Beim Verfassen dieser Studie hat goetzpartners die öffentlich zugänglichen Informationen auf deren Plausibilität untersucht und im Übrigen unterstellt, dass sie akkurat und vollständig sind, ohne dies von unabhängiger Seite verifizieren zu lassen. Soweit auf Informationen zu den Themen dieser Studie zurückgegriffen wurde, die teilweise nicht mehr aktuell und/oder unvollständig waren, hat goetzpartners diese um eigene Analysen und Annahmen ergänzt. Die eigenen Analysen und Annahmen für diese Studie wurden nach bestem Wissen und Gewissen angefertigt. Für die Richtigkeit und Vollständigkeit der Analysen und Annahmen übernimmt goetzpartners keinerlei Gewähr. Es liegt in der Natur der Sache, dass die vorliegende Studie nicht die Umstände des jeweiligen Einzelfalls berücksichtigt. Sie kann daher weder die individuelle fachkundige Beratung noch eigene ausführliche Recherchen des Dritten ersetzen.
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