Das Stromnetz von morgen

Das deutsche Stromnetz muss sich an die Anforderungen der Energiewende anpassen. Das bedeutet: bedarfsgerechter Ausbau des Stromnetzes und kontinuierliche Weiterentwicklung des Netzbetriebs.

Intelligente Betriebsmittel können die Leistungsfähigkeit der bestehenden Energieinfrastruktur gezielt optimieren und Ausbaumaßnahmen in überschaubarem Rahmen halten.

Zahlen & Fakten

35000
km
Höchstspannungsübertragungsnetz
77000
km
Hochspannungsverteilnetz
479000
km
Mittelspannungsverteilnetz
1123000
km
Niederspannungsverteilnetz
Stromnetze

Stromnetze im Wandel

Deutschlands Stromnetz ist der zentrale Schauplatz der Energiewende. Die sich ändernden Bedingungen stellen es vor große Herausforderungen. Die dena begleitet den Transformationsprozess.

Wie die Energiewende den Netzbetrieb verändert

Um einschätzen zu können, welchen Handlungsbedarf die Energiewende hervorruft, muss man den Grundaufbau des Stromnetzes verstehen. Ähnlich wie beim Verkehrsnetz, das von der Autobahn bis zum Feldweg reicht, gibt es auch im Stromsystem Routen, die sich – entsprechend ihrer Funktion – in verschiedene Hierarchieebenen einteilen lassen. Während das Übertragungsnetz (Höchstspannungsebene) die Energie  mit geringen Verlusten, landesweit von den Kraftwerken zu Verbrauchsschwerpunkten transportiert, übernimmt das Verteilnetz die regionale Umverteilung zu den Endverbrauchern.  Zumindest ist das die traditionelle Aufgabenverteilung, die sich allerdings mit der Energiewende allmählich wandelt. Leitungen mit Höchstspannung erreichen dabei Werte bis zu 400 Kilovolt (kV), im Fall von Hoch-, Mittel- und Niedrigspannung sind es maximal 110 kV, 35 kV bzw. 400 V.

Das Stromnetz wird vom Verteil- zum „Einsammelnetz“

Da in zunehmendem Maße erneuerbare und dezentral erzeugte Energien zum Einsatz kommen, muss insbesondere das Verteilnetz neue Aufgaben übernehmen. Sind eine Vielzahl dezentraler Erzeugungsanlagen im Verteilnetz angeschlossen, kann die Erzeugung zeitweise den Verbrauch in einem Netzabschnitt übersteigen und somit das Verteilnetz zu einem „Einsammelnetz“ werden. Das Stromnetz muss Schwankungen ausgleichen und die zuverlässige Versorgung auch zu Stoßzeiten aufrechterhalten. Flexibilität, also die Fähigkeit des Netzes, lokal wechselnde Erzeugungs- und Lastsituationen ausgleichen zu können, ist der Schlüssel.

Um das Stromnetz flexibler und damit auch effizienter zu machen, stehen im Wesentlichen zwei Wege zur Verfügung, die sich ergänzen: Die Optimierung des Netzes kann sowohl über seinen Ausbau als auch über Veränderungen im Betrieb erreicht werden. Bei letzterer Methode kommen Flexibilitäten zum Einsatz, beispielsweise die Integration von Energiespeichern, die in Zeiten niedrigen Bedarfs Strom zurückhalten, um ihn dann in Zeiten hohen Energiebedarfs wieder abgeben zu können. Durch die Anwendung eines klug gesteuerten Demand Side Managements (DSM) erhalten Unternehmen und Privathaushalte zudem die Möglichkeit, um zu bestimmten Zeiten auf einen Teil ihrer stromverbrauchenden Geräte zu verzichten. Durch diese flexible Lastenverschiebung wird kann Netz effektiv entlastet werden.

dena-Studien liefern wichtige Impulse

In ihrer Netzstudie II hat die dena die Integration erneuerbarer Energien in die deutsche Stromversorgung im Zeitraum 2015 bis 2020 mit Ausblick auf das Jahr 2025 untersucht. Das Ergebnis: Je nachdem, welche Übertragungstechnik eingesetzt wird, müssen zusätzliche Trassen auf der Höchstspannungsebene mit einer Länge von 1.700 bis 3.600 km gebaut werden – bei gleichzeitiger Optimierung des bestehenden Verbundnetzes. Während sich die Netzstudie II auf das Übertragungsnetz konzentriert, befasst sich die dena-Verteilnetzstudie mit den Hoch-, Mittel- und Niederspannungsnetzen. Die Ergebnisse belegen einen deutlichen Erweiterungsbedarf bis zum Jahr 2030. Dass sich nicht nur der Ausbaubedarf, sondern auch der Betrieb der Stromnetze verändert, zeigt die dena-Studie Systemdienstleistungen. Sie zeigt, das dezentrale Energieanalagen und Netzbetriebsmittel mehr Verantwortung für das Stromsystem übernehmen können und müssen, da konventionelle Kraftwerke, die heute überwiegend den Bedarf an Systemdienstleistungen decken, zukünftig deutlich verringerte Betriebszeiten haben werden. 

Netzausbau und Systemdienstleistungen sind nötig

Fazit: Ein zweigleisiges Vorgehen wird empfohlen: Zum einen Ausbau des Stromnetzes, wo immer es notwendig ist, zum anderen die Ausschöpfung alternativer, betrieblicher Optionen – sprich: die Verbesserung des der Auslastung des bestehenden Netzes durch intelligente Steuerung – wo immer es möglich ist. Weiterführende Informationen zum Thema finden sich auf der von der dena eingerichteten Webseite: www.plattform-systemdienstleistungen.de

Empfohlene Publikation

Unsere Projekte

dena-Stakeholder-Prozess: Höhere Auslastung des Stromnetzes

Maßnahmen-Katalog zur Senkung der Kosten für Netzengpassbewirtschaftung in den nächsten fünf Jahren.

Überblick

  • Projektstart: April 2017
  • Zwei Workshops unter Beteiligung von Übertragungsnetzbetreibern, Verteilnetzbetreibern, Herstellern, der Bundesnetzagentur und Verbänden
  • Rund 200 Mio. Euro jährliches Einsparvolumen identifiziert
  • Partner: Büro für Energiewirtschaft (BET)

dena-Verteilnetzstudie

Die dena-Verteilnetzstudie hat den Aus- und Umbaubedarf in den deutschen Stromverteilnetzen anhand zwei alternativer Ausbauszenarien für die erneuerbaren Energien detailliert untersucht. Die Ergebnisse belegen einen deutlichen Erweiterungsbedarf für die Hoch-, Mittel- und Niederspannungs- sowie zwischengelagerte Umspannebenen bis zum Jahr 2030.

Überblick

  • Veröffentlichung: Dezember 2012
  • Partner der Studie: 17 Unternehmen (Schwerpunkt Netzbetrieb und Energieversorgung)
  • Beteiligung eine Fachbeirats aus Ministerien und Verbänden
  • Bearbeiter: dena, Technische Universität Dortmund/ ef. Ruhr GmbH, Prof. Dr. Gert Brunekreeft

Netzflexstudie

Die dena untersucht in der „Netzflexstudie“, wie sich Speicher für die Flexibilisierung des Stromnetzes nutzen lassen. Ziel ist es, Betriebsmodelle für Speicher zu identifizieren, die das Stromnetz entlasten und gleichzeitig wirtschaftlich sind.

Überblick

  • Projektstart: Februar 2016
  • Dauer der Studie: 12 Monate (bis Ende Januar 2017)
  • Partner der Studie sind 23 Unternehmen aus verschiedenen Branchen (Netzbetreiber, Energieversorger, Anlagenbauer und Anbieter von Speicherlösungen)

Netzstudie I und II

Mithilfe der Netzstudien I und II stellt die dena dar, mit welchen Maßnahmen das deutsche Stromnetz den Anforderungen der Zukunft gerecht werden kann: durch einen gezielten Netzausbau bei gleichzeitiger Optimierung der bestehenden Energieinfrastruktur.

Überblick

  • Netzstudie I: erschienen Februar 2005
  • Netzstudie I: 17 Partner aus der Wirtschaft (Netz- und Anlagenbetreiber sowie deren Verbände) sowie das BMWi und das BMU
  • Netzstudie II: erschienen November 2010
  • Netzstudie II: 14 Partner aus der Wirtschaft (Netz- und Anlagenbetreiber sowie deren Verbände) sowie das BMWi und das BMU