Zeitvariable Netztarife für flexible Kunden - Erzeugung & Infrastruktur - E-Bridge
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Auszug aus
Ausgabe 1
Februar 2019
Erzeugung & Infrastruktur
Zeitvariable Netztarife
für flexible Kunden
Von Dr. Henning Schuster, Principal Consultant, E-Bridge Consulting,
Jens Leberwurst, Leiter Netzwirtschaft/Regulierungsmanagement und
Dirk Wittig, Leiter Regulierungsmanagement, Mitnetz Strom
ISSN: 1611-2997Erzeugung & Infrastruktur
Zeitvariable Netztarife
für flexible Kunden
Suche nach zukunftsfähiger Entgeltsystematik
In besonders von der Energiewende betroffenen Regionen kann der Ausbau der Netze
kaum mit dem ungesteuerten Ausbau der EE-Anlagen mithalten. Netzengpässe, regional
wie überregional, sind schon heute die Folge. Die volkswirtschaftlichen Kosten für Netz-
ausbau sowie Abschaltung und Entschädigung sind hoch. Durch zeitvariable Netztarife
für flexible Netzkunden, welche die Netzbelastung reflektieren, könnten ein netzentlas-
tendes Verhalten angereizt und bestehende Netze besser ausgelastet werden. Darüber
hinaus wird die anstehende Integration der E-Mobilität unterstützt. Der vorliegende
Beitrag zeigt eine Möglichkeit zur Ausgestaltung zeitvariabler Netztarife.
Von Dr. Henning Schuster, Principal Consultant, E-Bridge Consulting, Jens Leberwurst, Leiter Netzwirtschaft/Regulie-
rungsmanagement und Dirk Wittig, Leiter Regulierungsmanagement, Mitnetz Strom
I
n besonders von der Energiewende be- speisung aus erneuerbaren Energien sogar Kupfer). Es bedarf daher einer Weiterent-
troffenen Regionen, wie im Netzgebiet entgegen. Eine Überschreitung der bishe- wicklung der Netzentgeltsystematik, um
der Mitnetz Strom, beträgt der durch- rigen Jahreshöchstlast eines Verbrauchers zielgerichtete Anreize für netzentlastendes
schnittliche Anteil der erneuerbaren führt bei diesem zu höheren Netzentgel- Verhalten zu schaffen und um Hemmnisse
Energie bereits heute rund 100 Prozent am ten, obwohl er mit seiner Flexibilität das für Flexibilität abzubauen. Dynamische,
Letztverbraucherabsatz. Netzengpässe, Netzes entlasten könnte (Intelligenz statt zeitvariable Netztarife können zielgerich-
regional wie überregional, sind dort schon
heute die Folge. Die volkswirtschaftlichen
Kosten für Netzausbau, aber auch Ab-
schaltung und Entschädigung sind hoch.
01 Weiterentwicklung von Netzentgeltsystematik und Engpassmanagement im Verteilnetz
Ohne Anreize für ein netzdienliches Ver-
halten haben Sektorkopplung und Speicher Weiterentwicklung Netzentgeltsystematik
das Potenzial, die Situation zu verschärfen. FOKUS DER STUDIE
Denn ohne Preissignale fehlen beispiels-
weise dem Elektromobilitätskunden Anreize für netzentlastendes Verhalten Hemmnisse für Flexibilität von Lasten
durch dynamische Netzentgelte schaffen auflösen (bspw. § 19 (2) StromNEV)
Anreize, seinen Verbrauch mit der Netzsi-
tuation und dem Angebot an erneuerbaren
Energien vor Ort zu synchronisieren. Mit
der Flexibilisierung von Last, Speicher und
Einspeisung können vorhandene Netze
aber auch ausgelastet, Netzausbau redu-
ziert und somit die Gesamtkosten gesenkt
werden. Doch die heutige Netzentgeltsyste-
Niederspannung/ Effizientere Nutzung Mittelspannung/
matik gibt dafür keine Anreize.
Mittelspannung der Netzinfrastruktur Hochspannung
Der positive Effekt von Lasten (Lasterhö-
hung) zur Vermeidung einspeisegetriebe-
ner Netzengpässe wird in der aktuellen Validierungs- und Sicherheitsmechanis- Planwertbasiertes Engpassmanagement
Netzentgeltsystematik nicht berücksichtigt men mit Lasten und Speichern zur ausgestalten, auch mit freiwillig
(auch nicht in der Diskussion um die Aus- Vermeidung von Netzüberlastungen angebotener Flexibilität
gestaltung von § 14 a EnWG). Die aktuelle
Netzentgeltsystematik wirkt einer Syn- Weiterentwicklung Engpassmanagement mit Flexibilität
chronisierung von Last und lokaler Ein-
2 Auszug aus e|m|w Heft 01|2019Erzeugung & Infrastruktur
02 Das Konzept zeitvariabler Netztarife in der Niederspannung
3 Flexibles Verhalten reduziert
Netzengpässe und -kosten
2 Reaktion auf Preissignale
von digitalen und auto-
VNB matisierten Algorithmen
1 Zeit- und ortsvariable
(z.B. Apps)
Netzentgelte in Abhängigkeit
der Netzbelastung
+ 4 Engpassmanagement mit Flexibilität, falls
auch nach Preisanreizen noch Netzengpässe
bestehen + langfristig effizienter Netzausbau
tete Anreize für flexibles, netzdienliches gern wie Betreibern von Ökostromanla- ein netzentlastendes Verhalten anrei-
Verhalten von Verbrauchern, Einspeisern gen an den Netzausbaukosten angestrebt zen. Bestehende digitale Technologien
und Speichern setzen. Sie sind besonders werden. Dabei sind die Möglichkeiten werden dabei genutzt und sind dafür
für die Niederspannungsebene geeignet, der Digitalisierung, zum Beispiel durch die Voraussetzung (Abb. 2).
da dort zukünftig die meiste Flexibilität neue Daten- und Steuerungstechnologien
angeschlossen sein wird. Diese Tarife kön- zu nutzen, um netzdienliche zeitvariable Ein ortsabhängiger Baukostenzuschuss
nen in ihrer Wirkung aber auch Engpass- Tarife anwenden zu können. für Einspeisungen könnte Kostenver-
situationen in vorgelagerten Netzebenen ursachergerechtigkeit und Anreize
positiv beeinflussen. Die Weiterentwick- Der Ist-Stand für optimale Standortentscheidungen
lung der Netzentgeltsystematik stellt somit Derzeit fehlen Anreize für netzentlasten- schaffen.
eine notwendige Ergänzung zur Weiter- des Verhalten. Der Netzkunde hat weder
entwicklung des Engpassmanagements eine Information darüber, wann sein Ent- Konzept zeitvariabler Netztarife
dar. Auch hier muss dringend dezentrale nahmeverhalten netzentlastend ist, noch in der Niederspannung
Flexibilität durch die Verteilnetzbetreiber hat er einen Anreiz, sein Entnahmever- Für die Niederspannungsebene wer-
angereizt werden können. Zielstellung halten zu ändern. Auch die Möglichkeiten den in dem von uns vorgeschlagenen
der hier vorgestellten Studie war es daher, der Digitalisierung werden nicht genutzt. Modell vor Jahresbeginn drei Tarifstu-
einen zeitlich dynamischen Netztarif als Das heutige System sieht außer beim fen veröffentlicht. Innerhalb des Jahres
Anreiz für flexible Netzkunden in der Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) keiner- variieren die Netzentgelte entsprechend
Niederspannung zu entwickeln und so das lei Nutzung digitaler Technologien vor. der lokalen Engpasssituation zwischen
Stromnetz zu entlasten (Abb. 1). Überdies werden die Einspeiser derzeit diesen Tarifen. Die drei Tarifstufen gelten
nicht über Netzentgelte an den Netzaus- nur für flexible Verbraucher. Der jeweils
Anforderungen an eine zukunfts baukosten beteiligt. Somit mangelt es an gültige Tarif wird mit einem zeitlichen
fähige Netzentgeltsystematik einer verursachungsgerechten Beteiligung Vorlauf, beispielsweise von 72 Stunden,
Eine zukunftsfähige Netzentgeltsystema- aller Verursacher an Netzausbaukosten. mitgeteilt. Wird viel (erneuerbarer) Strom
tik sollte zeitlich und örtlich differenzier- erzeugt, entstehen Netzengpässe, die
te Anreize für netzdienliches Verhalten Zeitvaribler Netztarif und ortsabhängiger durch einen steigenden Verbrauch vor
bei Netzkunden setzen. Dabei sollten die Baukostenzuschuss als Lösung Ort entlastet werden können (örtliche
folgenden Leitplanken gesetzt werden: Die Lücken in der heutigen Netzent- Auflösung: Ortsnetzstation). Die örtli-
Die Netzentgeltsystematik sollte nachvoll- geltsystematik können mit zwei neuen chen Netzkunden benötigen daher einen
ziehbar, diskriminierungsfrei und umsetz- Elementen gefüllt werden: Anreiz, mehr Strom zu verbrauchen. Das
bar sein. Die Kosten des Netzes sollten niedrigste Netzentgelt ist notwendig.
planbar gedeckt werden. Darüber hinaus Ein zeitvariabler Netztarif in der Nieder-
sollte keine Netzkundengruppe benach- spannung kann die aktuelle Netzbelas- Entsteht ein Netzengpass hingegen auf
teiligt werden. Nicht zuletzt sollte auch tung reflektieren − auch von überla- Grund eines zu hohen Endverbrauchs
eine verursachungsgerechte Beteiligung gerten Spannungsebenen − und bei (z. B. durch E-Mobilität), benötigen die
aller Netzkunden, also auch von Erzeu- Netzkunden, die auf Engpässe wirken, örtlichen Netzkunden einen Anreiz, ihren
Auszug aus e|m|w Heft 01|2019 3Erzeugung & Infrastruktur
03 Bestimmung zeitvariabler Netztarife kann in bestehende Systematik eingebettet werden.
Mehr-/Mindererlösabrechnung
Prognose Energiemengen
Tarifzeitreihe für nächste 72 h für jeden Netzkunden
Kostenbasis berechnen
Festlegung Tarifstufen
Tarifzeitreihe für nächste 72 h
Tarif 1: Anreiz zur
Lastreduzierung
Kostenwälzung
Jahresbeginn
Jahresende
Tarif [ct/kWh
Tarif 2: Normalpreis
Tarif 3: Anreiz zur
Lasterhöhung
15 15 15 15 15 15 15 15 15 …
min min min min min min min min min
1 2 3 4 5 6
NEU!
Verbrauch zu reduzieren und zeitlich schen Analyse die Kostenbasis des zeitva- bedarf notwendig wäre. So würden in ca.
zu verlagern. Der hohe Tarif käme zum riablen Arbeitspreises decken (Abb. 3). 33 Prozent des zugrunde gelegten Netzes
Einsatz. In Zeiten ohne Engpass kommt Engpässe auftreten und Netzausbau
die mittlere Tarifstufe (Normalpreis) zur Planbarkeit und Variabilität gehen erfordern. Die maximale Belastung, die
Anwendung. dabei natürlich nicht Hand in Hand. diesen Netzausbau erfordert, tritt jedoch
Die Festlegung der Tarifstufen sollte nur in wenigen Stunden des Jahres
Ermittlung der Tarife daher individuell auf Basis gesammelter auf. Durch zeitvariable Netztarife kann
Auf Basis der Erlösobergrenze können in Erfahrungen sowie Prognosen erfolgen netzentlastendes Verhalten im Rahmen
der Niederspannung drei Tarife sowie ein und vor jedem Kalkulationsjahr kritisch der technisch möglichen Flexibilität der
Grundpreis berechnet werden. Zwischen überprüft werden. Netzkunden angereizt werden und den
den drei Tarifen muss ein ausreichender notwendigen Netzausbau um ca. 36 Pro-
Unterschied bestehen, damit sich die Än- Die Wirkung zeitvariabler Netztarife zent reduzieren (Abb. 4).
derung des Verbrauchsverhaltens für den Unsere Simulationen eines modellhaften
Kunden lohnt. In Summe sollen die drei Verteilnetzbetreibers zeigen, dass mit Gänzlich auf Netzausbau kann natürlich
Tarifkomponenten auf Basis der stochasti- statischen Netztarifen hoher Netzausbau- nicht verzichtet werden. Vorhandene
04 Reduzierung von Netzausbau durch flexibles Verhalten von Netzkunden
180 Szenario
Anzahl überlasteter Betriebsmittel in
E-Mobility 40 % aller PKW -36 %
Anzahl überlasteter Betriebsmittel in
160
Netzgebiet des modellhaften VNBs
Netzgebiet des modellhaften VNBs
140 statische Tarife E-Heizen 30 % aller Heizungen
120
Ausnutzung 15 % des maximalen
100 PV-Potenzial PV-Potenzials 161 Annahme:
(33 % des 100 % Reaktion
80
Netzes) der Kunden 102
60 zeitvariable Tarife auf Preisanreiz (21 % des
40 Netzes)
20
0
1
226
451
676
901
1126
1351
1576
1801
2026
2251
2476
2701
2926
3151
3376
3601
3826
4051
4276
4501
4726
4951
5176
5401
5626
5851
6076
6301
6526
6751
6976
7201
7426
7651
7876
8101
8326
8551
Statische Tarife Zeitvariable Tarife
Anzahl an Stunden eines Jahres
4 Auszug aus e|m|w Heft 01|2019Erzeugung & Infrastruktur
Netze werden aber deutlich effizienter Flexibilität nicht nutzt, hat einen höheren
genutzt, bevor ein Ausbaubedarf entsteht. Verbrauch zu Zeiten höherer Preise und meiste Flexibilität angeschlossen. Ein
somit geringere Einsparungen der spezifi- direktes Eingreifen des Netzbetreibers in
Alle Verbraucher profitieren – schen Netzkosten. den Verbrauch des Netzkunden ist dabei
aber unterschiedlich nicht notwendig. Die Bestimmung
Das mit zeitvariablen Tarifen angereizte zeitlich dynamischer Netztarife kann in
Verhalten von Netzkunden kann nahezu Fazit die bestehende Netzentgeltsystematik
ein Drittel des Anstiegs der Erlösobergren- eingebettet werden. Für die Niederspan-
ze vermeiden. Ein steigender Gesamtver- Die heutige Netzentgeltsystematik ist nungsebene werden vor Jahresbeginn
brauch zum Beispiel durch E-Mobilität statisch und setzt keine Anreize zu einem drei Tarifstufen kalkuliert. Innerhalb eines
verteilt die Netzkosten zusätzlich auf flexiblen netzentlastenden Verhalten von Jahres entfalten die jeweils gültigen
mehr Kilowattstunden. Auf Grund dieser Netzkunden. Das ist nicht mehr Tarife eine Netz entlastende Wirkung.
beiden Effekte kann ein „unflexibler zeitgemäß, da immer mehr Flexibilität Simulationen zeigen, dass preisliche
Durchschnittsverbraucher“ zukünftig mit im Stromnetz angeschlossen ist und die Anreize dazu führen, dass die heutige
einem geringeren „Normalpreis“ rechnen. Digitalisierung und Vernetzung Reaktio- Netzinfrastruktur deutlich besser
nen auf intelligente Preisanreize möglich ausgenutzt und Netzausbaukosten
Zeitvariable Tarife erlauben, dass ein machen. Zeitlich dynamische Netztarife reduziert werden können. Dadurch
smarter flexibler Verbraucher, der seine können zielgerichtete Anreize für profitieren auch die „unflexiblen“
Flexibilität nutzt, die spezifischen Netz- netzentlastendes Verhalten schaffen. Sie Netzkunden, für die weiterhin der
kosten weiter reduziert, da er seinen sind besonders für die Niederspannungs- Normaltarif gilt, denn dieser ist mit
Verbrauch zu Zeiten hoher Tarife reduziert ebene geeignet, denn hier ist zukünftig zeitlich dynamischen Tarifen günstiger als
und zu Zeiten geringer Tarife erhöht. Ein insbesondere durch E-Mobilität die mit statischen Tarifen.
flexibler Verbraucher, der dagegen seine
DR. HENNING SCHUSTER JENS LEBERWURST DIRK WITTIG
Jahrgang 1983 Jahrgang 1968 Jahrgang 1976
Studium Wirtschaftsingenieurwesen Studium Elektrotechnik Studium Energie- und Versorgungs
und Promotion Elektrotechnik seit 1995 enviaM-Gruppe und deren technik
2009-2016 Leiter Forschungsgruppe Rechtsvorgänger seit 2001 enviaM-Gruppe und deren
Netzplanung und Netzbetrieb, IAEW seit 2011 Leiter Netzwirtschaft/ Rechtsvorgänger
RWTH Aachen Regulierungsmanagement, Mitteldeut- seit 2012 Leiter Regulierungs
seit 2014 Principal Consultant, sche Netzgesellschaft Strom mbH management, Mitteldeutsche Netz
E-Bridge Consulting gesellschaft Strom mbH
hschuster@e-bridge.com
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