Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE)
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Als essenzieller Bestandteil des modernen Stromnetzes spielen Netzverknüpfungspunkte eine entscheidende Rolle bei der sicheren und effizienten Stromübertragung. Diese Punkte dienen als physische Verbindungen zwischen verschiedenen Stromerzeugern, unterschiedlichen Stromnetzwerken (z.B. Übertragungsnetze oder regionale Verteilernetze) und Verbrauchern und ermöglichen es, elektrische Energie zu transportieren und zu verteilen. Typische Netzverknüpfungspunkte umfassen Umspannwerke, Umspannstationen und Schaltanlagen.
Bisher sind Erneuerbare Energien separat über Netzverknüpfungspunkte an das Stromnetz angeschlossen. Da lange Lieferzeiten für Transformatoren- und Umspannstationen immer häufiger zu starken Verzögerungen im Netzausbau führen, liegt bei heutigen Netzanschlussanfragen der nächste freie Netzverknüpfungspunkt nicht selten über 10 km entfernt und endet an Hoch- oder Höchstspannungsknoten. Das verlängert die Realisierungszeit von Erneuerbaren-Energie-Anlagen deutlich und führt schlimmstenfalls zu massiven Kostensteigerungen, sodass kleinere Wind- und PV-Projekte wirtschaftlich nicht tragbar sind und verworfen werden.
Anlass der Studie war, dass es bei der Netzanbindung neuer Energieanlagen durch lange Lieferzeiten von Transformatoren- und Umspannstationen immer häufiger zu Verzögerungen kommt. Bestehende Netzinfrastrukturen effizient zu nutzen, wird daher umso wichtiger für einen zügigen Ausbau der Erneuerbaren Energien.
Die NVP-Studie wurde vom BEE in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEE und der Kanzlei Becker Büttner Held erstellt. Sie untersucht, wie sich eine gemeinsame Nutzung von Netzverknüpfungspunkten durch volatile und steuerbare EE-Erzeuger, Speicher und Anlagen zur Sektorenkopplung auswirkt. In Simulationen wurden dabei deutschlandweit in einem Raster von 6 × 6 km potenzielle Parks hinsichtlich ihres Netzverknüpfungspunktes „überbaut“, um bestehende Kabeltrassen, Transformatoren, Umspannwerke, usw. möglichst effizient zu nutzen. Die Simulationen zeigen auf, wie groß die entstehenden EE-Überschüsse je nach Grad der Überbauung sind, die aufgrund des begrenzten Netzeinspeisungspotenzials nicht an das nachgelagerte Stromnetz weitergeleitet werden können.
Speicher und Anlagen zur Sektorenkopplung (Elektrolyseure, KWK-Anlagen, Power-to X) bieten die Möglichkeit, die bei der Überbauung entstehenden EE-Überschüsse vor Ort zu nutzen, idealerweise ohne EE-Anlagen abzuregeln. Die Studie erläutert die Anforderungen an einzusetzende Stromspeicher, die je nach Art der Überbauung (entweder durch Windenergie oder Photovoltaik) variieren. Außerdem wurde analysiert, welche rechtlichen Maßnahmen notwendig sind, um eine wirtschaftliche Betriebsführung von Stromspeichern zu realisieren.
Bei einer mittleren Überbauung (150 Prozent der Anschlussleistung am NVP) kommt es kaum zu nennenswerten EE-Überschüssen. Eine solche Überbauung des Netzverknüpfungspunktes ist daher für einen beschleunigten EE-Ausbau in jedem Fall ratsam und eindeutig eine No-regret-Maßnahme.
Bei einer starken Überbauung (250 Prozent der Anschlussleistung am NVP) steigen die EE-Überschüsse entsprechend an. Die Studie zeigt, dass eine Überbauung auf 250 Prozent eine bessere Netznutzung von bisher ca. 13 Prozent (PV) bzw. 33 Prozent (Wind-Zubau) auf bis zu 53 Prozent (Wind & PV) im Mittel über Deutschland ermöglicht.
Bei einer starken Überbauung lassen sich die EE-Überschüsse deutlich senken, wenn Wind und PV gleichmäßig überbaut werden. Das zeigt: Wind und PV ergänzen sich sehr gut! Das schafft gleichzeitig eine gleichmäßigere Verteilung über Deutschland und damit einen geringeren Redispatch.
EE-Überschüsse fördern zusätzlich den Einsatz von Speichern und damit von Flexibilitäten, die die Netzintegration deutlich verbessern und die Überschüsse sinnvoll einsetzen.
Die rechtlichen Anpassungen zur Umsetzung der gemeinsamen Nutzung und Überbauung sind nur geringfügig und schnell erreichbar. Da der Rückhalt der gesamten Energiewirtschaft besteht, sollte der Gesetzgeber die gesetzliche Umsetzung noch in diesem Jahr umsetzen.
Kosten, erforderliche Baumaßnahmen, notwendiger Ressourceneinsatz und Dauer von Projekten sinken drastisch; die Finanzierung von Projekten wird einfacher.
Es entstehen Anreize für den Ausbau von Speichern und eine Perspektive für flexible Biogaskraftwerke.
Die eingespeiste Menge über einzelne NVP wird konstanter, die Netzbetriebsführung wird leichter, die Energiewende dadurch günstiger.
Bei der Pressekonferenz zur Veröffentlichung der Netzverknüpfungspunkte-Studie stellte Dr. Matthias Stark die Studienergebnisse am 11. April 2024 vor.
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Die im Rahmen dieser Studie programmierte Web-Anwendung bietet ein deutschlandweites 6 × 6 km Raster und diverse Eingabemöglichkeiten, sodass der Nutzer projektspezifisch eine entsprechende Überbauung simulieren kann. Dabei wertet die Web-Anwendung alle möglichen Kombinationen von Wind- und PV-Leistung am NVP hinsichtlich der zu erwartenden Energieerträge, der Netzeinspeisungen, der EE-Überschüsse, der freien Einspeisepotenziale und der Speicheranforderungen aus und bietet damit eine Hilfestellung für die Optimierung der NVP-Nutzung und die Planung einer effizienten Energiewende vor Ort.
Grundlage für die Modellierung der Windenergie- und PV-Erzeugung sind Daten der Windgeschwindigkeit, der Einstrahlung und der Temperatur aus numerischen Wettermodellen und Satellitendaten aus den Jahren 2010 bis 2017. Für die Windgeschwindigkeit wurde das Reanalyse-Modell COSMO-REA6 des Deutschen Wetterdienstes genutzt, für die Einstrahlung das Satellitenprodukt SARAHv3 der Climate Monitoring Satellite Application Facility und für die Temperatur die Reanalyse ERA5-Land des European Center for Medium-Range Weather Forcasts. Diese Modelle stellen Zeitreihen auf einem regelmäßigen Gitter bereit und bieten dadurch eine flächige Abdeckung Deutschlands. Als Basisgitter für die Studie und die Web-Anwendung wird COSMO-REA6 genutzt, was in ~6 × 6 km Auflösung vorliegt. Die anderen Datensätze wurden mittels “Nächster Nachbar”-Zuordnung auf das REA6 Gitter gemappt.
Die Web-Anwendung ermöglicht die Eingabe von diversen Nennleistungen (NVP-Anschlussleistung, Wind- und PV-Leistung im Bestand und beim Zubau) und die Spezifikation der Anlagen (Anlagentypen, Nabenhöhen, Neigungswinkel, Bifazialität, Ausrichtungen, DC/AC-Verhältnisse). Auf dieser Basis werden Zeitreihen von Windenergieeinspeisung, Photovoltaik, Netzeinspeisung, EE-Überschüssen und freiem Einspeisungspotentzial für die gewählten Wetterjahre angezeigt. Die Berechnungsergebnisse stellen eine Näherung an Realwerte auf Basis der o.g. historischen Wetterdaten und standardisierten Abschattungsrahmen dar. Sie ersetzen kein Wind- oder PV-Gutachten.
Folgende Berechnungsergebnisse und grafische Darstellungen gibt die Web-Anwendung aus:
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