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dena-Studie Systemdienstleistungen 2030

Systemdienstleistungen werden für eine sichere und stabile Stromversorgung benötigt. Die Studie analysiert und bewertet technologische Alternativen für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen in einem Energiesystem mit hohem Anteil erneuerbare Energien.

Bedeutung von Versorgungssicherheit

Die heutige Gesellschaft ist in hohem Maße von der Versorgung mit elektrischer Energie abhängig. Schon kurzfristige Stromausfälle können zu hohen volkswirtschaftlichen Schäden führen. Für eine möglichst ununterbrochene Stromversorgung ist daher die Versorgungssicherheit auf hohem Niveau zu halten. Versorgungssicherheit lässt sich nach den Kriterien Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit quantifizieren.

Sicherheit im Stromversorgungssystem ist dann gegeben, wenn trotz Auftreten einer Störung die Versorgung gewährleistet bleibt. Um dies zu gewährleisten, gilt in Deutschland in vielen Bereichen das (n-1)-Prinzip. Außerdem muss für den Fall einer nicht ausreichenden Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien genügend Speicher oder alternative Erzeugungskapazität im System zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund werden daher auch zukünftig konventionelle Kraftwerke, zumindest als Schattenkraftwerke – auch Back-up-Kapazitäten genannt –, notwendig sein.

Die Zuverlässigkeit des Stromsystems quantifiziert die Dauer einer Versorgungsunterbrechung bei bzw. nach einer Störung. Die Zuverlässigkeit wird in Spannungsqualität (Systemdienstleistungen Spannungs- und Frequenzhaltung) und Servicequalität unterteilt. Wie die dena-Studie zeigt, können Produkte für die Systemdienstleistungen Spannungs- und Frequenzhaltung durch konventionelle Kraftwerke wie auch durch alternative Erbringer bereitgestellt werden. Stellen alternative Erbringer für Systemdienstleistungsprodukte die volkswirtschaftlich günstigere Bereitstellungsmöglichkeit dar, so kann auf das Vorhalten sogenannter konventionellen Must-run-Kapazität im Falle hoher Einspeisung aus erneuerbaren Energien verzichtet werden. Dies hat jedoch keine Auswirkung auf den Bedarf an konventionellen Kraftwerken aus Gründen der Sicherheit im Stromversorgungsystem.

Die Verfügbarkeit quantifiziert innerhalb eines größeren Betriebszeitraums, beispielsweise ein Jahr, die Zeitspanne während der ein Betriebsmittel oder ein Kraftwerk verfügbar war bzw. mit großer Wahrscheinlichkeit verfügbar sein wird. Die Verfügbarkeit von Betriebsmitteln und Erzeugungsanlagen muss ausreichend sein, um Sicherheit und Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems gewährleisten zu können.

Die Energiewende bewirkt eine grundlegende Veränderung der Stromversorgung in Deutschland. Erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind werden erschlossen, während die Marktanteile konventioneller, steuerbarer Kraftwerke immer weiter zurückgehen. Durch die Einspeisung von Energie auf Mittel- und Niederspannungsebene kann es zur Umkehrung von Lastflüssen von unteren in obere Spannungsebenen kommen und das Auseinanderfallen von Erzeugungs- und Verbrauchsort machen erhöhte Transport- und Verteilungskapazitäten in den Netzen notwendig.

All diese Veränderungen haben Auswirkungen auf die Bereitstellung von Systemdienstleistungen, die der Stabilisierung der Stromversorgung dienen. Beispielsweise halten konventionelle Kraftwerke nicht nur einen Großteil der im System benötigten Regelleistung bereit, sondern sorgen über die rotierende Masse ihrer Generatoren auch für die Bereitstellung von Momentanreserven zur sofortigen Frequenzstützung. Weitere wichtige Systemdienstleistungen sind Spannungshaltung, Betriebsführung und Versorgungswiederaufbau.

Ziel der Studie ist es, den benötigten Umfang an Systemdienstleistungen bei steigendem Anteil erneuerbarer Energien bis zum Jahr 2030 zu erfassen sowie alternative Konzepte zur Bereitstellung zu identifizieren und zu bewerten. Dabei sollten die Analysen insbesondere zeigen, inwieweit Beiträge zur Netzstabilität aus dem Verteilnetz für das Übertragungsnetz erfolgen können und welche Rolle dabei Anlagen erneuerbarer Energien, Speicher oder Demand-Side-Management spielen sollten.

Die Ergebnisse der Studie wurden am 18. Februar 2014 in Berlin im Rahmen einer Informationsveranstaltung präsentiert. Die Vorträge finden Sie unter: www.dena.de/SDL2030.

Forschungspartner: Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz, Technische Universität Dortmund/ef.Ruhr

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