Auf die Stromnetze kommen große Herausforderungen zu: Im Zuge der Energiewende werden vor allem Kohle und Öl durch regenerativ erzeugten Strom substituiert. Energie, die heute über Straßen, Schienen oder Wasserwege rollt, wird künftig durch die Netze fließen. Dabei müssten die Stromnetze schon ohne die Substitution von fossilen Energieträgern mehr elektrische Energie transportieren, denn der Bedarf wächst kontinuierlich.
Klimawandel, Energiewende und die Zukunft der Stromnetze?
Nur mit der Energiewende ist der Klimawandel noch zu bremsen. Die Folge: 2040 müssen die Netze bis zu 50 Prozent mehr Strom transportieren.
Klimawandel, Energiewende und die Zukunft der Stromnetze?
Nur mit der Energiewende ist der Klimawandel noch zu bremsen. Die Folge: 2040 müssen die Netze bis zu 50 Prozent mehr Strom transportieren.
Fachleute sind sich einig: Der Anteil der Großkraftwerke in den Stromnetzen (Kernkraft, Kohle und Gas) wird sich im Zuge der Energiewende in den nächsten zwei Jahrzehnten um bis zu 50 Prozent reduzieren. Das heißt, je nach Szenario werden bis zu 79 Prozent der elektrischen Energie emissionsfrei produziert. Solar- und Windstrom haben dabei den größten Anteil. Doch die Produktion erneuerbarer Erzeuger schwankt, zudem sind viele der Anlagen deutlich kleiner als konventionelle Kraftwerke und auch auf Nachfragerseite werden vor allem durch die Elektromobilität Schwankungen zunehmen. Der Umstieg auf erneuerbare Energie wird deshalb drastische Auswirkungen auf die Stromnetze haben. Netzplaner und -betreiber stehen deshalb vor fünf zentralen Fragen:
1 Wie wird die Leistung in zunehmend volatilen Stromnetzen geregelt?
Die Betriebsführung der Netze muss sich einem schwankenden Angebot an elektrischer Energie anpassen. Wo früher der Kohlebunker als Speicher diente, sind nun neue Methoden gefragt. Zu den künftig wichtigsten Speichertechnologien zählen Power-to-Gas-Anlagen, Pumpspeicherkraftwerke oder Batterien.
2 Was bedeutet die Energiewende für die Struktur der Stromnetze?
2 Was bedeutet die Energiewende für die Struktur der Stromnetze?
Erneuerbare Erzeuger werden überwiegend dort errichtet, wo das Angebot an Primärenergie (Wind, Sonne, Biogas, Biomasse) am größten ist, nicht zwangsläufig am Ort der größten Nachfrage. Die Anlagen werden tendenziell kleiner, Erzeuger verlagern sich in die Verteilnetze. Ein Ausbau der Verteilnetze und Übertragungsnetze wird damit in vielen Fällen erforderlich.
3 Müssen die Stromnetze wachsen?
Im Zuge der Energiewende müssen die Netze bald 50 Prozent mehr elektrische Energie transportieren. Die Betriebszeiten von Windanlagen liegen bei rund 40 Prozent und die von Solaranlagen bei knapp 15 Prozent. Um die gleich Energiemenge wie mit konventionellen Anlagen zu erbringen, müssen also wesentliche höhere Kapazitäten aufgebaut werden. Die Integration des Straßenverkehrs ins Stromnetz bringt zudem nachfrageseitig neue Schwankungen ins Netz. Je nach Reservekapazität der Netze ist ein Ausbau erforderlich.
4 Wie werden Stromnetze flexibler?
4 Wie werden Stromnetze flexibler?
Stromnetze verfügen über eine Reserve für Ausnahmesituationen sowie für den sicheren Betrieb im Fehlerfall. Transport von mehr Strom bei höheren Schwankungen auf Angebots- und Nachfrageseite führt zu einer stärkeren Auslastung der Netze auf allen Spannungsebenen. Smart Grids, Smart Meter, neue Konzepte an den Regelbörsen und flexiblere Preismodelle helfen bei der dringend notwendigen Flexibilisierung.
5 Welche Technologien braucht es für den Ausbau der Netze?
Windanlagen, Solaranlagen, elektrische Speicher, Elektrolyseanlagen, Ladeinfrastruktur für elektrische Fahrzeuge, sowie viele weitere Verbraucher haben eines gemeinsam: Sie werden mit Gleichstrom betrieben, beziehungsweise liefern Gleichstrom. Der Einsatz leistungselektronischer Umrichter wird künftig zunehmen. Weiterhin ist eine zunehmende Automatisierung der Netze absehbar. Die Anforderungen bleiben hierbei gleich: Der sichere Betrieb der Netze mit hoher Stromqualität und Spannungsqualität.
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Rund 17 Prozent des weltweiten Energiebedarfs fließen heute als elektrische Energie durch die Netze. Der Anteil wächst, denn künftig fließt hier auch Energie, die heute noch in Motoren verbrannt wird. Was bedeutet das für die Netze von morgen?
Erneuerbare Energien sind volatil. Ohne Speichertechnologien über alle Netzebenen hinweg wird es keine Dekarbonisierung geben. Innovative Speichersysteme sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg in die Zukunft.
