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07.09.2023
Stromnetz der Zukunft: Das Klimaneutralitätsnetz
Die Stromnetze sind ein wichtiger Bestandteil, um auch in Zukunft ausreichend, sicher, klimafreundlich und bezahlbar Strom beziehen zu können. Dafür braucht diese kritische Infrastruktur technologisch wie regulatorisch den richtigen Rahmen. Ein Überblick.
Die Energieversorgung der Zukunft wird zum Großteil aus erneuerbaren Energien bestehen - bis 2045 zu 90 Prozent. Gleichzeitig verdoppelt sich der Strombedarf bis 2045 auf 990 TWh durch die immer weitergehende Elektrifizierung und Digitalisierung unseres Alltags. Um dabei die Versorgungssicherheit gewährleisten, braucht es dafür einerseits einen großen Ausbau der erneuerbaren Energien. Aber gleichzeitig muss auch die Transportinfrastruktur mitziehen: Ein starkes Stromnetz ist nötig, das die volatile Stromproduktion ausgleichen und gleichzeitig den steigenden Bezug stemmen kann.
Die ZVEI-Studie „Intelligent, leistungsstark, flexibel - Stromnetze der Zukunft“ von März 2023 hat gezeigt: Das Stromnetz in Deutschland, insbesondere das Verteilnetz, ist in der jetzigen Form nicht Energiewende-fähig. Würde man etwa heute die ab 2030 vorgesehene Anzahl E-Fahrzeugen (15 Mio.) oder Wärmepumpen (6 Mio.) anschließen, würde das Netz nicht in der Lage sein, die benötigte Leistung zur Verfügung zu stellen. Die Studie geht von Leistungslücke von derzeit 80 GW über alle Spannungsebenen hinweg aus. Gleichzeitig wäre auch der Ausgleich der Volatilität, die erneuerbare Energien mit sich bringen, nicht gewährleistet.
Der ZVEI fordert daher massive Investitionen in diese kritische Infrastruktur – und zwar gezielt unter der Maßgabe Netzauslastung vor Netzverstärkung vor Netzausbau. Das definierte Klimaneutralitätsnetz muss dabei als Zielbild dienen, um die nötigen Eigenschaften strukturiert aufzubauen.
Um alle Anforderungen und Bedingungen erfüllen zu können, sind maßgebliche regulatorische Anpassungen nötig:
Anforderungen aus dem Netzbetrieb
Es braucht...
...eine netzdienliche Nutzung von Flexibilitäten.
...Systemdienstleistungen durch alle Erzeugungsanlagen.
...Echtzeitinformationen und Prognosen über den Netzzustand über alle Spannungsebenen hinweg (Netztransparenz).
...einen straffen Netzbetrieb (Netzoptimierung vor Netzverstärkung vor Netzausbau).
...eine leittechnische Rückfallebene für kleine Teilnetze.
Notwendige Bedingungen
Dafür realisiert werden muss/ müssen...
...eine umfassende Datenbereitstellung und Konnektivität von und für alle Akteure für einen sicheren Netzbetrieb (im Kontext der Datensparsamkeit).
...vollständige Datenabbilder des Netzes (digitaler Zwilling).
...die Interoperabilität von Sensorik und Aktorik.
...eine Cybersicherheit, die gewährleistet werden kann.
...eine Schutztechnik, die sich an den Netzzustand anpasst.
Regulatorischer Anpassungsbedarf
Dafür muss der regulatorische Rahmen...
...die Voraussetzungen für eine übergreifende Datennutzung zur Digitalisierung sowie Standardisierung der Schnittstellen schaffen.
...die Regulierung zur strafferen Nutzung der Betriebsmittel und den Einsatz neuer Technologien anpassen.
...die Markt- und Regulierungsmodelle schaffen, die systemdienliches Verhalten fördern.
...Vorgaben für eine Netzbetreiber-übergreifende Koordination der Systemführung ausgeben.
...wirtschaftliche Anreize für die Digitalisierung inklusive eines Datenökosystem schaffen.
Wichtige Doppelrolle: Digitalisierung der Stromnetze
Indem sie Transparenz schafft, spielt die Digitalisierung der Stromnetze dabei in zweifacher Hinsicht eine wichtige Rolle: Erstens wird durch sie sichtbar, wo eine effizientere oder stärkere Netzauslastung möglich ist und wo wegen häufiger Engpässe potenzieller Ausbaubedarf besteht. Und zweitens ermöglicht sie damit die Flexibilisierung, das Steuern und bildet damit letztlich die Grundlage für die Einführung dynamischer Strompreise und variabler Netzentgelte.
Die Netz-Studie hat 39 Funktionalitäten und Anforderungen definiert, die dem Klimaneutralitätsnetz zu eigen sind. Sie sind den sechs Clustern sektorübergreifende Planungsprozesse, Datenzugang und sicherer Einsatz digitaler Abbilder, Beherrschung niedrig-variabler Systemträgheit, straffer Systembetrieb, hochresiliente auto-dynamische Bottom-up-Netzstrukturen und Dual-Use-Funktionalitäten zuordenbar.
Stand heute sind nur zwei der 39 Funktionalitäten tatsächlich umgesetzt – daher liegt noch einiges an Wegstrecke vor uns. Allerdings steht auch fest: Die Technologien, die für die Realisierung nötig sind, sind bereits vorhanden. Daher ist die Transformation mit vorausschauender Planung und den richtigen Rahmenbedingungen machbar.
Im ZVEI-Techbriefing geben wir einen Überblick über elf Technologielösungen, die jetzt für einen erfolgreichen Wandel eingesetzt und skaliert werden müssen.
11 Technologielösungen für das Stromnetz der Zukunft
ZVEI-Tech-Briefing
Für eine vorausschauende Planung sind insbesondere die konsolidierten Bestandsaufnahmen der Verteilnetzbetreiber (mit über 100.000 Kunden) wichtig, die bis zum Frühjahr 2024 vorgelegt werden müssen. Die Bestandsaufnahme der Übertragungsnetzbetreiber liegt bereits seit Frühjahr 2023 vor. Basierend darauf und mithilfe des Zielbilds "Klimaneutralitätsnetz" muss dann in die weitere Planung und konkrete Umsetzung gegangen werden.
Ein Anfang ist bereits gemacht: Mit dem Gesetz zum Neustart der Digitalisierung der Energiewende ist die Beschleunigung des Rollouts intelligenter Messsysteme (iMsys) endlich gesetzlich verankert und geht voran. Das iMsys setzt damit die Grundlage etwa für den digitalen Netzanschluss und so für Echtzeitdaten aus dem Netz zum Monitoren, Steuern und letztlich Flexibilisieren.