Smart Grids-Plattform - Roadmap Baden-Württemberg - Ministerium für ...
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Impressum Smart Grids-Roadmap Die vorliegende Roadmap wurde von den Teilnehmern der Smart Grids Plattform Baden-Württemberg erstellt (Teilnehmerliste s. Anhang). Redaktion Dr. Dierk Bauknecht | Öko-Institut (V.i.S.d.P.) Dr. Werner Brettreich-Teichmann | Fichtner Dr. Thomas Hattingen | Fichtner Christoph Heinemann | Öko-Institut (V.i.S.d.P.) Dr. Kai Hufendiek | EnBW Energie Baden-Württemberg AG Andreas Kießling | AK energy design & management consulting Ralf Klöpfer | enevio GmbH Dr. Jürgen Kurrat | ABB AG Dr. Ole Langniß | Fichtner (V.i.S.d.P.) Eckhard Lehmann | Fichtner (V.i.S.d.P.) Dr. Albrecht Reuter | Fichtner (V.i.S.d.P.) Daniel Schöllhorn | EnBW Regional AG Jürgen Treiber | Smart Grid Development Gesellschaft Kontakt Öko-Institut e.V. | Merzhauser Str. 173 | 79100 Freiburg Fichtner Gmbh & Co. KG | Sarweystraße 3 | 70191 Stuttgart Initiiert durch Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft des Landes Baden-Württemberg Kernerplatz 9 | 70182 Stuttgart Layout, Satz afk Promotion | Stuttgart Druck Druckerei Deile GmbH | Tübingen
Inhalt Smart Grids-Roadmap Zusammenfassung: Die Smart Grids-RoadMap Baden-Württemberg 4 1 Mit Smart Grids zu 50-80-90 6 2 Nutzen und Chancen 8 2.1 Welche Chancen bieten Smart Grids den Bürgern? 8 2.2 Welchen Nutzen können Smart Grids für das Energiesystem bieten? 8 2.3 Welche Chancen und Nutzen bieten Smart Grids für baden-württembergische Unternehmen? 9 3 Wo stehen wir? 11 3.1 Projekte in Baden-Württemberg und darüber hinaus 11 3.2 Pläne der Akteure 11 3.3 Smart Grids in der Lehre 12 4 Der Weg voran 14 4.1 Smart Grids als Verknüpfung zentraler und dezentraler Konzepte des Energiesystems 15 4.2 Phase I – bis 2015: Systemische Innovation 16 4.2.1 Herausforderungen der Energiewende 18 4.2.2 Geschäftsmodelle 20 4.2.3 Technologie: Rollout und Systemische Innovation 28 4.2.4 Rahmenbedingungen: Dezentrale Optionen erschließen 32 4.3 Phase II – bis 2030: Transformation und Durchbruch 44 4.3.1 Herausforderungen der Energiewende 44 4.3.2 Erwartete Entwicklung der Geschäftsmodelle 48 4.3.3 Erwartete technologische Entwicklungen 49 4.3.4 Rahmenbedingungen in einem stärker dezentral vernetzten System 50 4.4 Phase III – ab 2030: Kontinuierliche Optimierung 52 4.4.1 Herausforderungen der Energiewende 52 4.4.2 Erwartete Entwicklung der Geschäftsmodelle 54 4.4.3 Erwartete technologische Entwicklungen 55 5 Ausblick – Wie geht es weiter? 56 6 Steuerungskreis der Smart Grids-Plattform Baden-Württemberg 59 7 Teilnehmer der Smart Grids-Plattform Baden-Württemberg 61 8 Anhang 62
Die Smart Grids-Roadmap Baden-Württemberg Zusammenfassung: Die Smart Grids- Roadmap Baden-Württemberg Die Roadmap der Smart Grids-Plattform Baden- eine Konvergenz der Teilsysteme Gas, Strom, Wärme Württemberg wurde im Rahmen einer vom Minis- und Verkehr stattfinden. Die ersten Schritte für diesen terium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Prozess sind heute zu setzen. des Landes Baden-Württemberg beauftragten Work- shop-Serie vom Herbst 2012 bis Sommer 2013 von Die Roadmap der Smart Grids-Plattform Baden- 144 Energiewendeakteuren in Baden-Württemberg Württemberg zeigt Ansatzpunkte, wie Smart Grids dazu erstellt. An der Erstellung der Roadmap der Smart beitragen können, die kommenden Herausforderungen Grids-Plattform Baden-Württemberg waren rele- in Baden-Württemberg zu adressieren und wie Smart vante Akteure, wie Verteil- und Übertragungsnetz- Grids entsprechend entwickelt werden können. Wir betreiber, Stadtwerke und Energieerzeuger, Vertrieb empfehlen, dies in einer Smart Grids-Studie Baden- und Händler, Geräte- und Apparatehersteller, Württemberg genauer zu beleuchten. Dienstleister, die Bau- und Informations- und Kommunikationstechnologiebranche, Vertreter der Die Akteure der Smart Grids-Plattform empfehlen Regulierungsbehörde, die Wissenschaft, Beratung und sowohl institutionelle Smart Grids-Maßnahmen zur die Politik in einem offenen, partizipativen Prozess Unterstützung des Energiewendeprozesses als auch aktiv beteiligt. konkrete Smart Grids-Projekte. Mit dem Slogan „50-80-90“ hat die baden-württem- Als vordringliche institutionelle Maßnahme wird die bergische Landesregierung ihre energie- und klimapo- interdisziplinäre Integration des Themas Smart Grids litischen Ziele klar definiert. Die Erreichung dieser in der Forschung und Lehre empfohlen. Dies kann Ziele stellt eine erhebliche Herausforderung dar. Die durch die Einrichtung eines Lehrstuhles, durch die Smart Grids-Plattform Baden-Württemberg ist sich Erweiterung der bestehenden Studiengänge oder auch der Verantwortung bewusst und entschlossen, an der durch die Bildung von Forschungsgemeinschaften im Umsetzung dieser Ziele mitzuwirken. Themenfeld „Smart Grids“ unterstützt werden. Die Energiewende stellt Baden-Württemberg mit Wir streben die Fortführung der im Rahmen der seiner speziellen Erzeugungsstruktur vor besondere Smart Grids-Plattform Baden-Württemberg erfolg- Herausforderungen. Der Umbau des Kraftwerksparks reich begonnenen Arbeiten in einer geeigneten hin zu den erneuerbaren Energien erfordert mehr institutionellen und organisatorischen Form an. So Flexibilität, die zum Teil durch Smart Grids dezen- kann es gelingen, eine breite Basis aller Stakeholder tral bereitgestellt werden kann. Kurzfristig kommt zur Transformation des Energiesystems zu entwickeln, es bereits heute durch den hohen Anteil von die Akzeptanz in der Öffentlichkeit zu fördern und Photovoltaikanlagen zu Spannungshaltungsproblemen nachhaltig und aktiv zur Dynamik der Energiewende und Engpässen in einzelnen Verteilnetzen. Dies wird beizutragen. sich in Zukunft noch weiter verstärken. Zudem wird das Thema der Kapazitätsengpässe im Winter immer Die Projektempfehlungen richten sich neben dem wieder diskutiert. Mittelfristig wird der zunehmende Rollout vorhandener technischer Lösungen zur Ausbau von Photovoltaik, aber insbesondere auch der Unterstützung der Smart Grids-Entwicklungen in der Windenergieanlagen in Baden-Württemberg zu gra- Fläche an die Umsetzung des Pilotprojektrahmens vierenden Veränderungen in der Erzeugungsstruktur „SG c/sells“ – vernetzte Smart Grids-Zellen in der führen. Auch netzseitig muss auf den Zubau von Praxis als systemische Innovationsinitiative mit dem Windkraftanlagen reagiert werden. Langfristig muss Ziel, die vorhandenen Infrastrukturen und Ergebnisse 4
Die Smart Grids-RoadMap Baden-Württemberg bisheriger Forschungsprojekte zu nutzen und landes- Diese Empfehlungen werden von Mitgliedern der weit sowohl technisch als auch unternehmensverbin- Plattform weiter vorangetrieben und stehen weiteren dend zu vernetzen. SG c/sells ist als Rahmenprojekt zu Teilnehmern offen, stellen jedoch teilweise Ideen einzel- verstehen, das aus einer Reihe abgestimmter – auch ner Teilnehmer dar. Um die Vielfalt zu erhalten, wurde eigenständig sinnvoller – Projektbausteine besteht. z.T. auf einen Konsens im Teilnehmerkreis verzichtet. Mit SG c/sells entsteht erstmals ein flächende- Im Folgenden werden diese Empfehlungen näher ckendes, feldgetestetes Smart Grids-Schaufenster, erläutert und anhand von Projektideen konkretisiert. das alle wesentlichen Bausteine moderner Smart Grids-Systeme beinhaltet. Die Eignung verschiedener Technologien und Steuerungsmechanismen im Hinblick auf die Energiewende sollte im Sinne einer „Regulatorischen Innovationszone“ getestet werden. Die Teilnahme erfolgt dabei auf freiwilliger Basis und zeitlich begrenzt und soll in die Grundprinzipien des EnWG und des EU-Binnenmarktes integrierbar sein. In die Entwicklung sollten auch die Bundesnetzagentur und die Landesregulierungsbehörde einbezogen werden. Aufbauend auf bestehenden Projekten zur Aktivierung von Flexibilität ist zu klären, wie diese Potenziale auch in der Fläche erschlossen werden können, um eine weitgehende Flexibilisierung des Energiesystems zu erreichen und das zukünftige Funktionieren des Marktes zu ermöglichen. Dies kann durch einen technologieoffenen Flexibilitätsfonds angeschoben werden. Der „Potenzialatlas Erneuerbare Energien“ des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft für geobasierte Informationen über Solar- und Windenergiepotenziale wird bereits heute als Internetplattform für die interessierte Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Es wird empfohlen, dieses stra- tegische Informationsinstrument um weitere wichtige Arbeitsgrundlagen der Energiewende zu ergänzen, wie z.B.: Wärmepumpen und BHKW, Bioenergieanlagen, Verteilnetze für Strom und Gas sowie Speicher und Flexibilitätspotenziale. 5
Mit Smart Grids zu 50-80-90 Smart Grids-Roadmap 1 Mit Smart Grids zu 50-80-90 50-80-90 – Das sind die Ziele der Landesregierung Die gesteckten Ziele setzen eine intelligente Baden-Württemberg für den Energie-sektor im Jahr Vernetzung und Steuerung des Energiesystems voraus, 2050. Zunächst sollen 50 % der Energie einges- insbesondere für die optimale Nutzung von fluktu- part werden, der verbleibende Bedarf mit 80 % ierenden EE. Die Vernetzung findet dabei nicht nur erneuerbaren Energien (EE) gedeckt werden und auf der technischen Ebene statt. In einem intelli- so die Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 um genten Energiesystem treten die Kunden, Lieferanten, 90 % gesenkt werden. Diese Ziele quantifizieren den Dienstleister und Netzbetreiber als Marktakteure Energiewendeplan in Baden-Württemberg. in vielfältige Beziehungen. Diese kommen aus den Branchen Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), Strom, Wärme und Gas. Gleichzeitig haben wir es mit einem gesellschaftlichen Transformations- und Lernprozess zu tun, der alle Akteure, einschließ- 50-80-90 lich der Verbraucher und Anbieter mit einschließt.2 Um mit diesen Akteuren eine gemeinsame Vision von Smart Grids zu entwickeln, hat das DIE ERFOLGSZAHLEN FÜR BADEN-WÜRTTEMBERG Umweltministerium Baden-Württemberg die Smart Grids-Plattform Baden-Württemberg ins Leben geru- fen. Wir, die Teilnehmer dieser Plattform, haben in 50% Energie sparen 80% erneuerbare Energien 90% weniger Treibhausgase mehreren Arbeitsgruppen über ein halbes Jahr hinweg Visionen, Ideen und konkrete Projektideen entwi- ckelt, damit Smart Grids in Baden-Württemberg in naher Zukunft Wirklichkeit werden. Wir sind der Überzeugung – und unsere bisherige Zusammenarbeit belegt dies – dass wir in Baden-Württemberg dazu Abbildung 1 gemeinsam sowohl die Kompetenz, die Kraft, als auch Die Ziele der Landesregierung Baden-Württemberg1 die Motivation haben. Die Plattform wurde in vier Projektgruppen mit den Das Ziel 50-80-90 ist klar und ambitioniert – und folgenden Schwerpunkten organisiert: angesichts der ökologischen, sozialen und ökono- mischen Herausforderungen und Wirkungen ein • Beitrag von Smart Grids zur Energiewende: wichtiger Baustein für die Zukunftsfähigkeit unseres Welche Herausforderungen ergeben sich durch Landes. Es wird die Strukturen unserer Erzeugungs- die Energiewende für das Energiesystem in und Verbrauchslandschaft grundlegend ändern: Baden-Württemberg, und welche Smart Grids- Die Anzahl der Marktteilnehmer, ihre Rollen und Lösungen werden wann benötigt, damit wir auf ihre Beziehungen untereinander werden komplexer. diese Herausforderungen reagieren können? Robuste und intelligente Infrastrukturen sind notwen- dig, damit eine sichere Versorgung auch unter diesen • Welche Geschäftsmodelle können wir in den geänderten Rahmenbedingungen gewährt ist und Smart Grids entwickeln? gleichzeitig die Chancen der Energiewende ermöglicht werden. 6 1 http://energiewende.baden-wuerttemberg.de 2 Vgl. das neue Sonderheft Technikfolgenabschätzung – Theorie und Praxis 22 (2013/2) zum Thema: Energiewende 2.0 – vom technischen zum soziotechnischen System.
Mit Smart Grids zu 50-80-90 Smart Grids-Roadmap • Welche Technologien benötigen wir dafür, wie gerade zwischen „Smart Grid“ und „Smart Market“ können wir sie entwickeln und im Energiesystem in diesem Sinne4. Im Rahmen der Plattform wurde verknüpfen? die Summe beider „Smart Systems“ als Smart Grids bezeichnet, da dies einer gängigen Verwendung ent- • Wie müssen wir die Rahmenbedingungen spricht. gestalten? Das Smart Grid und der Smart Market bilden dabei Diese Roadmap dokumentiert die Vorstellungen die Kernpunkte der Diskussion in der Plattform. und Vorschläge der Projektgruppen. Die Roadmap Weitere wesentliche Bausteine der Energiewende, hat nicht den Anspruch, die notwendigen Schritte wie beispielsweise die Themen Marktdesign und abschließend und allumfassend darzustellen. Sie stellt EEG-Novellierung liegen hingegen nicht im Fokus vielmehr verschiedene Ideen im Sinne einer Landkarte der Plattform und sind daher nicht Bestandteil dieser zusammen. Diese sollen umgesetzt, laufend erweitert, Roadmap. überprüft und konkretisiert werden, nicht zuletzt in der weiteren Arbeit der Smart Grids-Plattform Baden- Warum sprechen wir von Smart Grids im Plural? Württemberg. Insofern ist die Roadmap Grundlage Zum einen gehen wir davon aus, dass in Zukunft eines dynamischen Prozesses, der in die Zukunft fort- die Verteilnetze mit eigener Intelligenz aufgewertet geschrieben wird. werden und dass dabei auch verschiedene Lösungen zur Anwendung kommen, die auf die jeweiligen Unter Smart Grids verstehen wir die intelli- Gegebenheiten zugeschnitten sind. Zum anderen erge- gente Integration der wesentlichen Komponenten ben sich durch die Verknüpfung von Stromnetzen mit der Energieinfrastruktur, wie der Erzeugung, der Gas- oder Fernwärmenetzen weitere Potenziale für den Übertragungs- und Verteilnetze, der Speicher und effizienten Umgang mit Energie. der Konsumenten und Prosumenten3. Die Integration erfolgt über alle Energieträger und Akteure hin- weg. So wird der Ausgleich zwischen Energievorrat und Energiebedarf mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in immer kürze- ren zeitlichen Intervallen bewerkstelligt. Smart Grids integrieren sowohl die technischen Komponenten als auch die am Energiewende-Prozess beteiligten Unternehmen und anderen Player. Dabei erfolgt die Interaktion rekursiv in immer kürzeren Zeiträumen. Die Plattform befasst sich dabei nicht nur mit dem eigentlichen „intelligenten Netz“ im Sinne einer technischen Verknüpfung von Netzfunktionen, sondern auch mit Smart Markets, auf denen neue Möglichkeiten des Ausgleichs von Angebot und Nachfrage zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Prosumenten und untereinander geschaffen werden. Die BNetzA unterscheidet in Ihrem Eckpunktepapier 7 Der Begriff Prosument bezeichnet Verbraucher (Konsumenten), die gleichzeitig Produzenten sind. 3 4 Bundesnetzagentur (2011): “Smart Grids” und “Smart Market” – Eckpunktepapier der Bundesnetzagentur zu den Aspekten des sich verändernden Energieversorgungssystems. Bonn.
Nutzen und Chancen Smart Grids-Roadmap 2 Nutzen und Chancen 2.1 Welche Chancen bieten Smart Grids ist nicht allein mit einer Aufklärungsoffensive bei den Bürgern? gleichzeitig einseitiger Verteilung der wirtschaftlichen Chancen zu erreichen. Akzeptanz entsteht durch Die Verknüpfung von Energienetzen, Erzeugern, Teilhabe. Und Teilhabe wiederum kann beispiels- Verbrauchern und Speichern in Smart Grids dient weise entstehen, wenn sich Prosumenten entwickeln, dazu, die Energiewende mit möglichst geringen ausgehend von neuen Formen regionaler Raum- und Kosten für die Bürger umzusetzen. Smart Grids tra- Gebäudeentwicklung und auf Grundlage einer kom- gen auch dazu bei, die bisher schon bestehende hohe munikativen Verbindung bis zu den Anlagen und Versorgungssicherheit zu erhalten. Denn Smart Grids Geräten in den Gebäuden sowie kommerziellen und erlauben es, Probleme auf der Netzebene zu lösen, auf industriellen Liegenschaften. der sie am besten gelöst werden können. Sie ermög- lichen es, den für die Energiewende notwendigen Netzausbau zu reduzieren, was zur Akzeptanz der Energiewende beitragen kann. 2.2 Welchen Nutzen können Smart Grids für das Energiesystem bieten? Informations- und Kommunikationstechnologien in den Smart Grids erlauben aber auch neue Mit der Energiewende wird sich das Energiesystem Wertangebote an den Bürger. So können beispielswei- stark verändern. Das gilt nicht nur für die Technologie, se virtuelle Hausmeister5 oder andere Anwendungen sondern auch für die Formen der Bewirtschaftung der helfen, Energie besonders effizient einzusetzen und Energie. damit Kosten zu senken und die Umwelt zu schonen. In Zukunft werden auch immer mehr Prosumenten Bisher war es gekennzeichnet durch lastgesteuerte, meist Strom nicht nur verbrauchen, sondern auch selbst fossile und nukleare Erzeugung. In der Zukunft wird erzeugen. Mit Smarts Grids kann dieser Strom opti- die Erzeugung vermehrt regenerativ und dargebotsab- mal genutzt werden. Durch Smart Grids können hängig sein. Darum wird das zukünftige Energiesystem Bürger eine aktivere Rolle in der Energiewende erhal- durch eine verteilte Erzeugung, der Notwendigkeit ten. Dafür sollten Bürger schon frühzeitig bei der des erzeugungsgesteuerten Lastmanagements und Formulierung von Eigenschaften und Anforderungen einer steigenden Bedeutung des Energieträgers Strom an Smart Grids mit einbezogen werden. gekennzeichnet sein. Dieser Wandel in Herstellung, Umwandlung und Verteilung der Energieformen ver- Die aktivere Rolle der Bürger und der Kommunen langt eine Weiterentwicklung der technischen und drückt sich in dezentralen Energiekonzepten aus. ökonomischen Regelungskonzepte. Es gilt den gesellschaftlichen und ökonomischen Zusammenhang herzustellen, und mit den Regionen Die Transformation des Energiesystems hat aus ver- und Kommunen sowie den Unternehmen und den schiedenen Gründen im Stromsektor seinen Anfang Bürgern alle Interessenträger für die ökologischen und genommen. Bei geringer Durchdringung EE sind energiepolitischen Ziele der Energiewende zu aktivie- die Herausforderungen, die durch die dargebotsab- ren und damit Chancen statt nur Notwendigkeiten zu hängig und dezentral eingespeiste Erzeugung verur- betonen. sacht werden zunächst im Rahmen der bestehenden Netzinfrastruktur beherrschbar, obwohl insbesondere Akzeptanz für neue Energietechnologien und die infor- das Nieder- und Mittelspannungsnetz ursprünglich mationstechnische Vernetzung des Energiesystems nicht für diese Aufgaben konzipiert worden ist. 8 5 Der virtuelle Hausmeister soll die Funktionstüchtigkeit und richtige Betriebsweise von Haushaltsgeräten und anderen Energiedienstleistungen im Haushalt sicherstellen. Z.B. kann er entsprechend typischer Verbrauchsmuster Geräte während längerer Abwesenheit außer Betrieb nehmen oder Wartungshinweise bei z.B. Verkalkung von Haushaltsgeräten geben.
Nutzen und Chancen Smart Grids-Roadmap Bei zunehmender dezentraler Einspeisung entste- gente Vernetzung der unterschiedlichen Akteure, wie hen jedoch lokal und regional Probleme für den Erzeuger, Konsumenten, Prosumenten, Verteil- und sicheren Netzbetrieb. Es treten dort Probleme mit der Übertragungsnetzbetreiber und Aggregatoren effizient Spannungshaltung und perspektivisch auch vermehrt gesteuert werden. Perspektivisch muss dies dann auch thermische Überlastungen auf. Aufgrund der bislang spartenübergreifend zwischen Strom, Wärme und Gas auf diesen Netzebenen nicht benötigten messtech- erfolgen. nischen Ausstattung können derzeit diese Probleme in der Regel auch nicht hinreichend durch den Netzbetreiber analysiert und beobachtet werden. 2.3 Welche Chancen und Nutzen Eine entsprechende Ertüchtigung des Stromnetzes zu bieten Smart Grids für baden- einem intelligenten Netz mit Messtechnik und Aktoren württembergische Unternehmen? ermöglicht es, Informationen über den Netzzustand zur Netzplanung und -steuerung zu nutzen. Eine opti- Die zuverlässige Stromversorgung ist ein wichtiger mierte Netzführung wird möglich und kann – zumin- Standortfaktor für das produzierende Gewerbe in dest teilweise – einen Netzausbau und die Abregelung Baden-Württemberg. Smart Grids erlauben die wertvoller erneuerbarer Stromproduktion vermeiden. intelligente Verknüpfung von dezentraler und zen- traler Versorgung und können damit eine hohe Das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Ver- Versorgungssicherheit gewährleisten. Mehr noch, sie brauch, das entsprechend den derzeitigen Regelungs- erlauben maßgeschneiderte Energiedienstleistungen mechanismen im Netz anhand der Frequenz abge- für den einzelnen Verbraucher. Verbraucher die flexi- lesen werden kann, kann beim derzeitigen Anteil bel sind, können dann auch direkt und noch stärker EE durch die überregional vorhandenen steuerbaren als bisher finanziell profitieren. Kraftwerke oder Regelung der EE-Erzeugung sicher- gestellt werden. Die im Winter 2012 beobachteten Die industrielle Entwicklung in Baden wie in Engpässe bei der Strombereitstellung konnten durch Württemberg war angetrieben vom Erfindergeist sei- kurzfristige Maßnahmen, wie z.B. die Kontrahierung ner Bewohner. Gerade der Mangel an eigenen fos- von Reservekraftwerken und perspektivisch durch silen Ressourcen zwang zur Innovation. Mit dem die Inbetriebnahme der neuen Kraftwerkskapazitäten Auslaufen der Nutzung der Kernenergie wird dieser zunächst behoben werden. Bei einer weiteren deut- „Mangel“ wieder spürbarer werden. Insofern steht die lichen Zunahme der EE wird die Erhaltung des Entwicklung von Smart Grids in Baden-Württemberg Gleichgewichts zwischen Erzeugung und Verbrauch in einer langen Tradition. Hier haben wir neben guten mittelfristig in den Fokus rücken. Darüber hinaus finanziellen Ressourcen einen Akteurskreis, der alle kann es zusätzlich zu Netzengpässen auf verschiedenen notwendigen Elemente von Smart Grids konzipieren Netzebenen kommen. Auch hier kann mit Hilfe von und umsetzen kann. Aufbauend auf diesem histo- Smart Grids-Lösungen Abhilfe geschaffen werden: risch gewachsenen Potenzial hat Baden-Württemberg Die intelligente Steuerung lokal noch vorhandener somit ideale Voraussetzungen, um einen Exportmarkt konventioneller Kraftwerke, die Zu- oder Abschaltung zu entwickeln. Die räumliche Nähe der Akteure ist lokaler Lasten, die entsprechend der fluktuierenden dabei ein großer Vorteil, denn eines ist klar: Nur Erzeugung gesteuert werden oder die Einspeicherung durch Kooperation zwischen den Akteuren kön- überschüssiger Energie bzw. Abgabe fehlender Energie nen die komplexen Dienstleistungen und Produkte aus lokalen Speichern, können über eine intelli- umgesetzt werden. Kein einzelner Akteur kann 9
Nutzen und Chancen Smart Grids-Roadmap die gesamte Palette des notwendigen Know-hows alleine bereitstellen. Gerade aus der Kooperation ergeben sich Innovationen, wenn beispielsweise Immobilienentwickler mit Energiehändlern zusam- menarbeiten und IT-Entwickler ihr Know-how dazu beitragen. Zur Kooperation gehört aber auch, dass das neu entwickelte Know-how über Schutzrechte abgesichert wird, um die Vermarktung auch über die Grenzen von Baden-Württemberg und Deutschland hinaus für die Kooperationspartner lukrativ zu gestal- ten. Die Voraussetzungen zur Umsetzung von Smart Grids sind zuletzt auch deshalb in Baden-Württemberg besonders gut, weil die ansässigen Energieversorger – große wie kleine – nahe am Kunden sind. Mit der Vorreiterrolle Deutschlands in Bezug auf die Energiewende sowie die Entwicklungen im Bereich Smart Grids bietet sich die Chance zu einer tech- nologischen Führungsrolle, die insbesondere die Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen Baden-Württembergs im internationalen Maßstab einnehmen können. Dabei bietet sich für Baden- Württemberg die Chance, Smart Grids-Produkte nicht nur auf Messen zu zeigen, sondern im Rollout. 10
Wo stehen wir? Smart Grids-Roadmap 3 Wo stehen wir? Uns ist bewusst, dass es bereits vielfältige Initiativen In Baden-Württemberg konnten wir 17 Projekte im im Bereich Smart Grids gibt. Eine Vielzahl von Bereich Smart Grids identifizieren, die wir ebenfalls Projekten sind in Baden-Württemberg und darüber kurz darstellen (siehe Anhang). Überwiegend sind hinaus initiiert worden (vergleiche Kapitel 3.1). Die diese bisher von Energieversorgungsunternehmen ini- Akteure haben eine ganze Reihe von Plänen zu unter- tiiert worden. schiedlichen Aspekten von Smart Grids vorgelegt (Kapitel 3.2). Auch die Lehre hat das Thema schon in ersten Ansätzen aufgegriffen (Kapitel 3.3). Aus der Sichtung dieser Initiativen ist uns klar gewor- 3.2 Pläne der Akteure den: Eine Smart Grids-Roadmap Baden-Württemberg macht aufgrund ihres regionalen Fokus und interdiszi- In den vergangenen drei Jahren haben unterschied- plinären Ausrichtung Sinn. Unsere Roadmap ist somit liche Akteure Pläne und Roadmaps zur Umsetzung als Ergänzung zu den schon bereits Vorhandenen zu von Smart Grids vorgelegt (Tabelle 1). verstehen. Gemeinsamer Ausgangspunkt all dieser Überlegungen ist der steigende Anteil von (fluktuierenden) EE am Strommix, wobei diese verstärkt dezentral betrieben 3.1 Projekte in Baden-Württemberg werden. Auch gibt es eine große Übereinstimmung und darüber hinaus über die sich daraus ergebenden Herausforderungen, nämlich dass das Energiesystem dadurch komplexer Eine aktuelle Aufstellung für die EU-28, Norwegen und wird, die Schnittstellen standardisiert werden müssen die Schweiz enthält 281 Smart-Grids- und 91 Smart- und die Datensicherheit gewährleistet bleiben muss; Metering-Projekte. 6 Großbritannien, Deutschland, insbesondere angesichts der in der Bevölkerung vor- Frankreich und Italien sind die Hauptinvestoren. liegenden Skepsis. Nur mit einem geeigneten regu- Dänemark investierte pro Kopf am meisten und dies latorischen Rahmen können Anreize zur Umsetzung in zahlreiche kleine Entwicklungsprojekte. von Smart Grids geschaffen werden und eine ent- sprechende Investitionssicherheit gewährleistet wer- Der bisherige Schwerpunkt der Smart-Grids-Projekte den. Smart Grids erlauben eine bessere Auslastung liegt bei den Stromnetzen. Für die erfolgreiche der Netze über eine Anpassung von Nachfrage und Umsetzung von Smart Grids in der Praxis wird jedoch Angebot. Smart Meter sind für preisvariable Tarife auch die Akzeptanz der Endverbraucher wesentlich essentiell. Keineswegs, und hier unterscheiden sich sein. Eine zunehmende Anzahl von Projekten gerade allerdings die Einschätzungen, sind Smart Meter aber in Dänemark und in Deutschland richtet sich daher Voraussetzung für Smart Grids. an den Endverbraucher. Vom gemeinsamen Ausgangspunkt aus wer- Im Gas-Bereich fängt die Entwicklung zu Smart Grids den unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt und erst an. In Österreich wurde im Rahmen des Projektes die Vorstellungen in einem unterschiedlichen Smart Gas Grids eine Strategieentwicklung vorge- Detaillierungsgrad präsentiert, was nicht zuletzt den nommen. Projekte mit Ergebnissen aus der Praxis differierenden Betrachtungshorizonten geschuldet ist sind nicht bekannt. In Deutschland hat der Deutsche (Tabelle 1). Verein des Gas- und Wasserfaches mit ersten theore- tischen Arbeiten zum Smart Gas Grid begonnen.7 11 6 Giordano, V. et al: Smart Grid projects in Europe: Lessons learned and current developments. Joint Research Center. Petten 2013. 7 http://www.dvgw-innovation.de/die-projekte/uebersicht/smart-gas-grids-1-2/
Wo stehen wir? Smart Grids-Roadmap Trotz vieler Gemeinsamkeiten unterscheiden wir Roadmaps uns mit unserer Smart Grids-Roadmap Baden- Württemberg in einigen wichtigen Punkten: Realistische Schritte zur Umsetzung von 1. Wir haben mit Baden-Württemberg einen streng Smart Grids in Deutschland regionalen Fokus, um eine konzentrierte und Impulse für eine smarte Energiewende schnelle Umsetzung der Vorschläge in der Fläche letztlich begünstigt durch die räumliche Nähe der Akteure zu gewährleisten. 2. Wir versuchen, über den Strom hinaus, auch andere Energieträger und Medien in unsere Die deutsche Normungsroadmap Überlegungen mit einzubeziehen. E-Energy / Smart Grid 3. Mit unserem Plattformansatz versuchen wir alle Handlungsfelder für die Energiewende in (potenziellen) Akteure in Entwicklung und Umset- der kommenden Legislaturperiode zung miteinzubeziehen. Smart Energy 2020: Vom Smart Metering zum Smart Grid Future Energy Grid. Informations- und 3.3 Smart Grids in der Lehre Kommunikationstechnologien für den Weg in ein nachhaltiges und wirtschaftl- Es gibt erste Ansätze zur Berücksichtigung von Smart iches Energiesystem Grids in der akademischen Lehre (vergleiche Anhang). Dabei handelt es sich meist um Vorlesungen und Plattform Zukunftsfähige Energienetze Seminare. Diese beleuchten das Thema meist nur aus einem spezifischen Blickwinkel, also etwa aus der Sicht der Informations- und Kommunikationstechnologie Smart Grid Communications 2020. (IKT) oder aus der Sicht der Elektrotechnik. Einen Fokus Deutschland explizit Smart Grids gewidmeten Studiengang oder eine Studienvertiefung konnten wir dagegen nicht Nationale Plattform Zukunftsstadt identifizieren. Wir halten ihn aber zur Umsetzung des Smart Grids für dringend erforderlich. Solch ein Studiengang bzw. eine -vertiefung sollte in einem fächerübergreifenden Ansatz Aspekte der IKT und Internet der Energie - IKT für Energiemärkte der Elektrotechnik mit ökonomischen, vertrieblichen, der Zukunft. Die Energiewirtschaft auf dem regulatorischen und nicht zuletzt auch energiepoli- Weg ins Internetzeitalter tischen Themenstellung verknüpfen. Energieinformationsnetze und –systeme, Teil A - Verteilnetzautomatisierung Tabelle 1 Teil B - Geschäftsmodelle Übersicht Roadmaps zum Thema Smart Grids von deutschen Akteuren. 12
Wo stehen wir? Smart Grids-Roadmap Schwerpunkte Zeithorizont Erscheinungs- Verfasser/ Initiator datum F&E und Pilotprojekte notwendig 10 Jahre 2013 Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft BDEW richtet sich an polit. Entscheidungsträger; sofortiger Beginn 2013 Bundesverband der Verfolgung der Prinzipien Subsidiarität, Flexibilität und deutschen Industrie e.V. als ökonomisches Gut, Angemessenheit bei Auf- schnellstmögliche BDI und Umbau der Infrastruktur, Kostengerechtigkeit, Umsetzung Anreize für Innovationen und Investitionen Normungsprozess im Bereich Smart Grid, nicht definiert 2010 VDE, DIN Beachtung von Interoperabilität, Internationalität Effizienzsteigerung in allen Aspekten, 3-5 Jahre Juli 2013 VDI-Fachausschuss Paradigmenwechsel: Energiewende als wirtschaftl. Regenerative Energien Chance, Wiederbelebung Klimaschutzgedanke flächendeckendes Rollout von Smart Metern als Teil 2020 März 2010 Energietechnische des Smart Grids; Smart Grids als wirtschaftl. Chance Gesellschaft im VDE Bevölkerung als zentrales Element (Vertrauen 2030 2012 Deutsche Akademie der schaffen, Dialogforen), Sicherheitsaspekt Wissenschaften acatech (Smart Grid/IKT als Tor für kriminelle Angriffe) richtet sich an Bundesregierung; dient der Zusam- 20 Jahre 2012 BMWi menarbeit der verschiedenen Interessengruppen Smart Grids als wirtschaftl. Chance 2020 2011 Fraunhofer Einrichtung für Systeme der Kommuni- kationstechnik (ESK) Energie- und Ressourcenverbrauch in Städten, bis 2015 2013 BMBF; BMVBS; BMU Ziel ist eine Forschungsagenda; dient der Zusam- menarbeit versch. Expertenkreise Notwendigkeit neuer Studiengänge und nicht definiert Dezember 2008 Bundesverband der deut- Ausbildungen, Förderprogramme schen Industrie e.V. BDI Verteilnetzautomatisierung im Smart Grid – nicht definiert November 2012 VDE ITG Konzepte, Technologien und Architekturen, Künftige Geschäftsmodelle für Verteilungsnetz- betreiber im Smart Grid der Zukunft 13
Der Weg voran Smart Grids-Roadmap 4 Der Weg voran Wandel benötigt Kraft und Zeit: Wir werden heute • Phase II bis 2030 – Transformation und Durch- die Voraussetzungen für den Wandel schaffen und bruch, in der wir auf der Basis dieser strukturellen selbst dann, wenn wir diesen systemischen Wandel Innovationen dafür sorgen wollen, dass sich unser zu einem neuen Energiesystem schrittweise vollzogen Energiesystem auf der Basis von Smart Grids von haben, wird es notwendig sein, das System permanent Grund auf verändern wird. In den kommenden weiterzuentwickeln und zu optimieren. 15 Jahren wird sich der Kraftwerkspark in Baden- Württemberg stark verändern. Unsere Reaktion hie- In unserer Roadmap unterscheiden wir daher drei rauf müssen heute angestoßen werden. Phasen, die sich jeweils auf die vorangegangene stützen und diese mit einem eigenen Profil weiterentwickeln: • Phase III ab 2030 – Kontinuierliche Optimierung, in der wir mit großer Hartnäckigkeit • Phase I bis 2015 – Systemische Innovation, daran weiter arbeiten müssen, dass sich die Dynamik in der wir die strukturellen Innovationen und der Veränderung unseres Energiesystems nicht Veränderungen in Angriff nehmen müssen, um verlangsamt und wir den fortgesetzten Wandel Smart Grids zum Durchbruch zu verhelfen. Hier weiter gestalten. Die EE werden eine dominante geht es weiterhin um Maßnahmen, die kurzfristig Rolle einnehmen, und neben Optionen, die kurze umgesetzt werden können. Defizite oder Überschüsse im Energiesystem abfe- dern können, benötigen wir immer häufiger auch Optionen, die längere Windflauten ausgleichen können. Dabei ist uns klar: Für alle drei Phasen müssen wir schon heute die Weichen stellen, heute schon handeln, nur Phase I: Phase II: Phase III: die Zeiträume der Umsetzung unterscheiden sich. Die Systemische Transformation Kontinuierliche abgeleiteten Handlungsvorschläge dieser Roadmap Innovation und Optimierung Durchbruch konzentrieren sich somit auf die heute zu treffenden Maßnahmen, damit die entsprechenden Wirkungen in Phase I, II oder III eintreffen können. Entwicklung von Smart Grids Insgesamt ist dies eine bedeutende, große Aufgabe und es ist klar, dass die Energiewende erheblicher Anstrengungen und Einsatz von Ressourcen bedarf. Ergebnis von Smart Grids muss es sein, die Ziele der Energiewende im Vergleich kostengünstiger zu erreichen, als es ohne solche intelligenten Ansätze möglich wäre. 2015 2030 Abbildung 2 Die drei Phasen der Roadmap 14
Der Weg voran Smart Grids-Roadmap 4.1 Smart Grids als Verknüpfung mehr als die klassischen, zentralen Kraftwerke. Wenn zentraler und dezentraler Konzepte diese Entwicklung u.a. durch den Preisverfall der neuen des Energiesystems Technologien und die steigenden Strombezugskosten aus dem Netz weiter anhält, wird das Energiesystem von Für die Entwicklung eines Energiesystems, das weitge- noch höheren Anteilen an dezentraler und fluktuieren- hend auf EE basiert, existieren sowohl zentrale als auch der Einspeisung geprägt sein. Dann müssen wir uns die dezentrale Konzepte. Frage stellen, welche neuen Koordinationsmechanismen notwendig werden, mit denen diese vielfältigen Akteure Auch in der Smart Grids-Plattform sind diese in unter- koordiniert werden können. Mit Smart Grids ist mit- schiedlicher Ausprägung vertreten. Smart Grids können telfristig bei vielen Akteuren die Erwartung verbunden, sowohl in dezentralen als auch in zentralen Konzepten dass nicht nur dezentrale Flexibilitäten genutzt wer- eine Rolle spielen – und sie können vor allem dazu den, sondern dass auch die Systemkoordination stärker beitragen, beide Seiten zu verbinden. Die beschriebenen dezentralisiert wird. Ein stärkerer dezentraler Ausgleich Phasen und die Vorschläge, die von der Smart Grids- kann auch dadurch notwendig werden, wenn das Netz Plattform erarbeitet worden sind, zielen auch darauf ab, nicht so ausgebaut werden soll, dass noch alle dezentral zentrale und dezentrale Strukturen sinnvoll miteinander angebotenen Energiemengen auf der zentralen Ebene zu verknüpfen. ausgeglichen werden können. Auf welchen Ebenen sollte dann die Koordination verortet sein, und wie werden die Zunächst bedeuten Smart Grids, dass der Einsatz von verschiedenen Ebenen miteinander verknüpft? Hierauf IKT und die Flexibilität8 im Verteilnetz sowie die müssen wir Antworten finden. Zahl der dort angeschlossenen interagierenden Akteure zunehmen. Sie bedeuten aber noch nicht, dass dezen- Eine stärkere dezentrale Koordination wird das bislang trale Energiesysteme entstehen in dem Sinne, dass zentral gesteuerte System nicht komplett ersetzen, son- Systemverantwortung auf die untere Ebene übertragen dern vielmehr ergänzen. Anstatt zentrale und dezentrale und in diesen z.B. der Ausgleich zwischen Erzeugung und Konzepte des zukünftigen erneuerbaren Energiesystems Verbrauch organisiert wird. Aber dezentrale Erzeugung als Alternativen zu betrachten, streben wir an, dass dezen- bei den Prosumenten und in den Verteilungsnetzen trale und zentrale Systeme miteinander verknüpft werden: macht zunehmend bezüglich der Systemverantwortung eine Abstimmung zwischen Übertragungs- und Zentrales Energiesystem (im Wesentlichen das bishe- Verteilungsnetzen notwendig. Dabei dienen Smart Grids rige System): Großhandels- und Systemdienstleistungs- zunächst vor allem dazu, dezentrale Flexibilitätsoptionen Märkte bestehen bereits und sind weiter zu entwickeln. in die bestehenden zentralen Märkte zu integrieren. In diesem Bereich sind vor allem solche Akteure tätig, Das heißt nicht, dass nicht auch heute schon Beispiele die große Mengen und Leistungen durch relativ wenige für erfolgreiche dezentrale Geschäftsmodelle existieren. Anschlusspunkte im Netz ein- und ausspeisen bzw. kleine Durch intelligente Netzlösungen kann die Integration Leistungen als Aggregatoren entsprechend poolen. Diese dezentraler Erzeugung in die Netze teilweise effektiver Akteure sind meist auch international im Energiemarkt und effizienter bewerkstelligt werden, als durch konven- aktiv und nutzen u.a. die Großhandelsmärkte, tionellen Netzausbau, ohne dass sich dadurch die Rolle Transportnetze und Kuppelleitungen zu Nachbarländern. der Verteilnetze grundsätzlich ändern müsste. Viele der Erzeugungseinheiten dieser Akteure sind auf- grund der großen Anschlussleistungen am Hoch- und Bereits heute existieren in Deutschland rund 1,5 Mio. Höchstspannungsnetz angeschlossen. Die Schwankungen dezentrale, meist regenerative Einspeiser – tausendmal an den Energiebörsen haben meist direkten Einfluss auf 15 8 Flexibilität beschreibt die Möglichkeit unterschiedlicher Akteure, auf die momentane Systemsituation so zu reagieren, dass eine optimierte Fahrweise des Gesamtsystems ermöglicht wird. Flexibilität kann sowohl von Speichern als auch von Erzeugern und Verbrauchern bereitgestellt werden.
Der Weg voran Smart Grids-Roadmap 4.2 Phase I – bis 2015: Systemische Innovation die Wirtschaftlichkeit der Aktivitäten dieser Akteure 4.2 Phase I – bis 2015: – daher benötigen sie zur Risikobegrenzung die existie- Systemische Innovation renden Terminmärkte. Technologische Innovationen gibt es zuhauf, Ideen Dezentrales Energiesystem (neu zu definieren): Im für Geschäftsmodelle und die Regulierung liegen vor. Vergleich zum zentralen System nimmt die dezentra- Wir wissen aber, dass die Größe und Komplexität der le Erzeugung in meist kleinen Einheiten, die an den Gestaltung eines zukunftsfähigen Energiesystems mehr Netzebenen Hoch-, Mittel- und Niederspannung ange- als nur isolierter Innovationen und Ideen bedarf. Wir schlossen sind, durch die technologischen Entwicklungen sind der Überzeugung, dass technologische Innovationen und Fördermechanismen der letzten Jahre erheblich zu. und neue Geschäftsmodelle in einen regulatorischen, Damit verbunden sind zeitweilige Engpässe in den institutionellen Rahmen eingebunden werden müssen verschiedenen Netzebenen, so dass nach und nach eine und umgekehrt der regulatorische Rahmen eine leere kleinteiligere und verteilte Energiewelt entsteht. Die Hülle bleibt, wenn er nicht durch wertschöpfende unter- Akteure sind oft kleinere und mittlere Unternehmen, nehmerische Tätigkeiten ausgefüllt wird. Es kommt Privatpersonen und dezentrale Einspeiser. Dadurch wer- also weniger darauf an, die Welt neu zu erfinden als sie den u.a. Investitionsentscheidungen nicht mehr allei- intelligent zu verknüpfen. Wir haben deshalb die Phase ne aufgrund ökonomischer Geschäftsmodell-Logiken I unter den Titel „Systemische Innovation“ gesetzt, getätigt, z.B. im Falle von privaten Energiespeichern weil wir gerade diese Einsicht programmatisch voran in Verbindung mit einer PV-Anlage. Aufgrund der stellen, um die Interdependenzen zu verdeutlichen (vgl. Preisbestandteile bei Stromentnahmen auf niedrigeren Abbildung 3): Spannungsebenen (z.B. Netzkosten, Umlagen, Steuern) wirken sich die Preissignale der Großhandelsmärkte • Innovative und nachhaltige Geschäftsmodelle sind hier nur in geringerem Maße aus. Teilweise dominieren der wirtschaftliche Treiber des Wandels („Business diese anderen Preiskomponenten. Vor allem aufgrund Driver“), der sehr großen Anzahl der Anlagen sowie aufgrund der • diese Geschäftsmodelle benötigen technische zunehmenden Engpässe im Verteilnetz werden sich im Infrastrukturen und Prozesse, die die nötigen Werk- Rahmen von Smart Grids und Smart Markets geeignete zeuge für den Wandel bereit stellen, ihn „ausrüsten“ dezentrale Strukturen etablieren müssen, die einerseits („Facilitator“), die hohe Anzahl an Anlagen und Akteuren und anderer- • die Regulierung bildet einen institutionellen Rahmen, seits die vielen unterschiedlichen lokalen Netzsituationen der den Wandel befähigen, befördern und beschleu- berücksichtigen können. Dies alles schafft zunehmend nigen soll („Enabler“). einen Bedarf an mehr dezentralen Geschäftsmodellen und Interaktionslogiken, welche dann z.B. die lokale Weil diese drei Ebenen verzahnt sind, haben wir bei der Erzeugung, die lokale Speicherung, die lokale Nachfrage Smart Grids-Roadmap vor allem solche Themen in den und die verfügbaren Netzkapazitäten zumindest teilweise Vordergrund gestellt, bei denen die Vernetzung beson- in Einklang bringen. ders transparent und wertvoll ist, sei es dass wir regional integrieren (horizontale Vernetzung), sei es, dass wir Ziel muss es sein, zentrale und dezentrale Bereiche intelli- funktionale Wirkungsketten bei Wertschöpfungsketten gent miteinander zu vernetzen. Sonst entstehen unnötige und technologischen Systemen schließen (vertikale Kosten, wodurch die Energiewende volkswirtschaftlich Vernetzung). unbezahlbar wird. 16
Der Weg voran Smart Grids-Roadmap Wir wollen mit Unterstützung der Landesregierung sinnvoll, unabhängig davon, wie die Systemkoordination und den Kommunen gerade diese Themen voranbrin- später ausgestaltet wird. Gleichzeitig müssen wir uns auf gen, weil dort eine Gemeinschaftsaktion von Politik, eine stärker dezentrale Systemkoordination vorbereiten Wirtschaft und Gesellschaft besonders hilfreich und und regelmäßig evaluieren, in welche Richtung sich das notwendig ist, um die systemische Innovation in Gang System bewegt und wie die Rahmenbedingungen ange- zu setzen und zum Erfolg zu führen. passt werden müssen. Phase I: Systemische Innovation Regulierung Geschäftsmodelle Technologien (Enabler) (Business Driver) (Facilitator) Abbildung 3 Systemische Innovation Wir sind auch der Überzeugung, dass der gewählte Zeithorizont von 2-3 Jahren ambitioniert, aber auch realistisch ist, da es nicht um Basisinnovationen geht, sondern um die kreative und konsequente Phantasie, aus vielen meist existierenden Komponenten und Ideen ein intelligentes Netzwerk zu knüpfen und dieses auszupro- bieren. Kurzfristig geht es in der ersten Phase vor allem darum, die Erschließung erster dezentraler Flexibilitätsoptionen durch Smart Grids zu ermöglichen. Dazu gehört die Erschließung von Lastmanagementoptionen und Flexibilität bei dezentralen Kraftwerken, aber auch intel- ligente Lösungen im Netz selbst. Diese Maßnahmen sind 17
Der Weg voran Smart Grids-Roadmap 4.2 Phase I – bis 2015: Systemische Innovation 4.2.1 Herausforderungen der 4.2.1.1 Hoher Anteil PHotovoltaik im Energiewende ländlichen Verteilnetz Der Anteil der EE an der Bruttostromerzeugung im Der Großteil der installierten Photovoltaikanlagen befin- Bundesland Baden-Württemberg betrug im Jahr 2012 det sich im ländlichen Verteilnetz11. Hier kommt es ca. 23 %. Der Anteil entspricht in etwa den Anteilen, dadurch vermehrt zu Situationen, bei denen sich der die in Gesamtdeutschland erzielt wurden. Während Lastfluss umkehrt: Das Netz verteilt nicht den Strom zu in Gesamtdeutschland unter den EE die Windkraft den Verbrauchern, sondern liefert Strom an die Netze auf (34 %) und die Biomasse (28 %) dominierten, leiste- höheren Spannungsebenen. Da das Verteilnetz bislang te in Baden-Württemberg traditionell die Wasserkraft nur auf die Lastflussrichtung zum Verbraucher hin aus- (36 %) den Großteil der erneuerbaren Stromerzeugung. gelegt ist, führt dies bei Einspeisespitzen in bestimmten Die Stromerzeugung aus Photovoltaikanlagen war in Netzbereichen zu operativen Schwierigkeiten. Zu erken- Baden-Württemberg mit 32 % deutlich größer als nen sind diese u.a. an Verletzungen des einzuhaltenden im gesamtdeutschen Durchschnitt (21 %) (vergleiche Spannungsbands oder an Betriebsmittelüberlastungen, Abbildung 4). die zu automatischen Abschaltungen bei den Erzeugungsanlagen führen. Deutschland Baden-Württemberg 2,1 % 0,3 % 4,5 % 15,6 % Windkraft 33,8 % Biomasse Photovoltaik 35,6 % 27,3 % 20,6 % Wasserkraft sonstige 32,4 % 27,9 % Abbildung 4 Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern 2012 Zur Behebung dieser Problematik kann der in Baden-Württemberg und Deutschland 9 10 Verteilnetzbetreiber einerseits das Netz konventionell ver- stärken, andererseits auf intelligente Steuerungselemente und Regelungsstrategien zurückgreifen: Das Verteilnetz wird zum Smart Grid. Als Optionen stehen hier z.B. regelbare Ortsnetztransformatoren (RONT) oder Spannungslängsregler zur Verfügung. Diese können 9 Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg (Hrsg.) (2013): Erneuerbare Energien in Baden-Württemberg 2012 – Erste die Spannungsschwankungen in Niederspannungsnetzen Abschätzung, Stand April 2013. Stuttgart. ausgleichen bzw. die Problematik entschärfen. 10 http://www.erneuerbare-energien.de/fileadmin/Daten_EE/Dokumente_ PDFs_/20130430_erneuerbare_energien_2012_bf.pdf 18 11 Bundesnetzagentur (2010): Statistikbericht EEG 2010. Bonn. S.22, Tabelle 6. http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Energie/Unternehmen_ Institutionen/ErneuerbareEnergien/ZahlenDatenInformationen/StatistikberichtEEG2010pdf.pdf?__blob=publicationFile&v=2
Der Weg voran Smart Grids-Roadmap Darüber hinaus kann (de-)zentrales Blindleistungs- verschiedenen Akteuren im Wettbewerbsbereich (z.B. management der leistungselektronischen Erzeuger und Lieferanten, Aggregatoren) standardisiert kommuniziert Verbraucher eine günstige Alternative oder Ergänzung und auch finanzielle Anreize setzen kann. Gleiches gilt darstellen. Um dies effizient durchführen zu können, für die Steuerung von flexiblen Nachfragern, die ebenfalls ist jedoch zusätzlich eine geeignete messtechnische eine noch weiter zu untersuchende Option darstellen. Ausrüstung in den betroffenen Netzteilen notwendig. Wenn gleich damit in bestimmten Fällen eine kosten- günstigere Option als der konventionelle Netzausbau zur Verfügung steht, liegt ein Hemmnis für die Einführung solcher Maßnahmen teilweise im Regulierungsrahmen. Insgesamt ist wichtig, dass im Rahmen der Anreizregulierung sichergestellt ist, dass Investitionen in smarte Technologien auf Verteilnetzebene geeignet berücksichtigt werden. Diese Problemstellung wurde auch in der Projektgruppe „Regulierung“ diskutiert und Lösungswege wurden aufgezeigt (vgl. Kapitel 4.2.4.3). Außerdem muss die Steuerung dieser intel- ligenten Netzkomponenten zur Spannungsregelung auf Niederspannungsebene (z.B. RONTs) in geeig- Handlungsfelder heute neter Weise erfolgen. Hierzu liegen noch keine aus- • Betriebserfahrung zu regelbaren Ortsnetz- reichenden Erfahrungen vor. Sie wird momentan transformatoren konsolidieren. Hier in Forschungsprojekten und Feldversuchen (siehe könnten insbesondere Workshops als Anhang Kapitel 8) untersucht und die entsprechenden Folgeaktivität der Plattform organisiert Erfahrungen gesammelt. werden. Neben dem Einsatz von RONTs o.ä. können wei- • Im Bereich Systemintegration von regel- tere Optimierungen im Netz vorgenommen werden. baren Ortsnetztransformatoren besteht Ein aktives Einspeisemanagement kann erfolgen, sobald noch Forschungsbedarf. mittels Kommunikationstechnik ein Zugriff auf die Einspeiser, meist PV-Anlagen, möglich ist. Ob darüber • Geeignete Behandlung von Investitionen hinaus im Verteilnetz kurzfristig Speicher oder alter- im Verteilnetz auch für smarte Technologien native Flexibilitäten mobilisiert werden können, ist zu im Rahmen der Anreizregulierung sicher- prüfen. Dezentrale Batteriesysteme werden seit kurzer stellen. Zeit gefördert12. Diese sind jedoch nur netzdienlich, wenn die Speicher auch entsprechend der Netzsituation •Anpassung Regulierungsrahmen für netz- gesteuert werden13. dienliche Steuerung von Lasten, Erzeugern und Speichern (Verordnung §14a EnWG Um hier eine aktive Steuerung zu ermöglichen, die und darüber hinaus, siehe Kapitel Rahmen- Netzrestriktionen angemessen berücksichtigt, müssen im bedingungen). Regulierungsrahmen entsprechende Anreize geschaffen werden, so dass der regulierte Netzbetreiber mit den 19 12 https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Bestandsimmobilie/F%C3%B6rderprodukte/Erneuerbare-Energien-%E2%80%93-Speicher-%28275%29/#1 vom 25.06.2013 13 http://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/veroeffentlichungen-pdf-dateien/studien-und-konzeptpapiere/speicherstudie-2013.pdf vom 01.08.2013
Der Weg voran Smart Grids-Roadmap 4.2 Phase I – bis 2015: Systemische Innovation 4.2.1.2 Bereitstellung von Kapazität Handlungsfelder heute Derzeit wird in Baden-Württemberg von verschiedenen Akteuren diskutiert, ob kurzfristig die Abschaltung der • Verabschiedung der Verordnung zu §14a baden-württembergischen Kernkraftwerke (Neckar- EnWG und anschließend Erweiterung auf westheim Block I, Philippsburg Block I) im Jahr 2011 „steuerbare Lasten, Erzeugung und Speicher“ in Verbindung mit der Verzögerung der Kraftwerks- im Niederspannungs- und Mittelspannungs- neubauten Karlsruhe (Rheinhafen-Dampfkraftwerk, netz (siehe Rahmenbedingungen) Block 8, Steinkohle) und Mannheim (Großkraftwerk Mannheim, Block 9, Steinkohle) in bestimmten • Entwicklung von Pilotprojekten auf der Lastsituationen zu angespannten Kapazitätssituationen Basis der Studie „Lastmanagement als speziell in Süddeutschland führen kann. Dieses Problem Beitrag zur Deckung des Spitzenlastbedarfs könnte insbesondere im Winter zu Spitzenlastzeiten auf- in Süddeutschland“ (Publiziert von Agora- treten. Es ist zu prüfen, welche Smart Grids-Optionen Energiewende) hier einen Beitrag leisten können, so dass benötigte Flexibilität möglichst kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann. Kurzfristig können dabei insbesondere Lastmanagement- 4.2.2 Geschäftsmodelle optionen in der Industrie oder Gewerbebetrieben in Erwägung gezogen werden. Die Studie „Lastmanagement Mit Smart Grids-Technologien sind schon heute trag- als Beitrag zur Deckung des Spitzenlastbedarfs in fähige Geschäftsmodelle möglich. Das gegenwärtige Süddeutschland“ der Agora-Energiewende zeigt die Marktdesign ist weitgehend Ausgangspunkt unserer Potenziale in Baden-Württemberg auf14. Bei End- Überlegungen, wir erwarten vielfältige Innovationen abnehmern mit mehr als 100.000 kWh Jahres- aus dem Markt heraus. Die Regulierung begleitet, sie verbrauch ist aufgrund der bestehenden registrierenden darf Innovationen nicht unnötig blockieren. Dennoch: Leistungsmessung ein Lastmanagement bereits heute Durch regulatorische Anpassungen erschließen sich wei- grundsätzlich möglich, so dass das Lastmanagement tere Möglichkeiten. in Industrie- und Gewerbebetrieben ein kurzfristig erschließbares Flexibilitätspotenzial bietet. Die Anreize Wir haben vier erfolgsversprechende Geschäftsfelder für eine solche Reduktion der Last, um die in der identifiziert: jeweiligen Situation verfügbare Erzeugungskapazität 1. Medienverbund Strom - Gas - Wärme nicht zu übersteigen, bestehen derzeit ausschließlich 2. Vermarktung und Handel aus den Preissignalen am Großhandelsmarkt. Bestehen 3. Zusammenfassung von Verbrauchern jedoch lokale Netzengpässe, müssen diese darüber hinaus 4. Verbesserte Planung und Betrieb durch mehr berücksichtigt werden. Ein entsprechendes netzdien- Information liches Verhalten von Kunden muss durch den betref- fenden Netzbetreiber entgolten werden können. Hierzu Diese Liste ist zwangsläufig nicht vollständig. Allen ist der Regulierungsrahmen anzupassen. Die derzeit in diesen Geschäftsfeldern ist gemeinsam, dass keiner Vorbereitung befindliche Verordnung zu §14a EnWG der Akteure am Markt alleine die Geschäftsmodelle kann hier eine gute erste Grundlage liefern, die dann umsetzen kann, sondern dass Partnerschaften zwischen noch weiter auszubauen ist (siehe Kapitel 4.2.4.1 ). den Akteuren notwendig sind. IT-Entwickler müs- 20 14 http://www.agora-energiewende.de/themen/effizienz-und-lastmanagement/ vom 28.08.2013
Sie können auch lesen