Netzbooster Kupferzell

Projektporträt

Der innovative Netzbooster-Ansatz ermöglicht es, bestehende Leitungen höher auszulasten. Das spart Kosten für alle Stromverbraucher und reduziert den Bedarf an zusätzlichen Leitungen.

Ausgangslage

Innovative Lösung für eine sichere Stromversorgung

Das heutige Übertragungsnetz ist stark ausgelastet. Insbesondere der Energietransport von Norden nach Süden stellt die Übertragungs­netzbetreiber vor wachsende Herausforderungen. Um eine Überlastung einzelner Leitungen zu verhindern und eine sichere Stromversorgung zu gewährleisten, müssen die Betreiber immer häufiger in den Netzbetrieb eingreifen.

Mögliche Überlastungen entstehen durch unvorhergesehene Ausfälle von Leitungen oder durch ein Ungleichgewicht zwischen eingespeistem Strom an einer Stelle der Leitung und weiterverteiltem Strom an einer anderen Stelle.

Überlastungen im Übertragungsnetz

Es werden hauptsächlich zwei Arten von Überlastungen im Übertragungsnetz unterschieden:

Zum einen können Überlastungen auftreten, wenn Leitungen über ihre Belastungsgrenze hinaus Strom transportieren müssen. Dieser Fall tritt etwa auf, wenn eine Leitung durch einen Sturm beschädigt wird und die Energie über andere, verbliebene Stromleitungen fließen muss. 

Zum anderen entstehen Überlastungen, wenn am Anfangspunkt einer Leitung mehr Strom eingespeist wird, als das Netz transportieren kann.

Denn durch den Umstieg auf erneuerbare Energien muss zunehmend mehr Energie aus dem windreichen Norden in den Süden transportiert werden. In besonders windreichen Zeiten kann es vorkommen, dass im Norden mehr Windstrom erzeugt wird, als das Netz Richtung Süden übertragen kann. Würde dieser Überschuss in das Netz eingespeist werden, würde dies ebenfalls zu einer Überlastung führen.

Leitungen nicht voll genutzt

Zum Schutz vor Überlastungen werden Stromleitungen derzeit unter ihrer Kapazitätsgrenze ausgelastet. Zudem  werden so genannte Redispatch-Maßnahmen angewandt, bei denen Kraftwerke vor dem Anfangspunkt der überlasteten Leitung runtergefahren und hinter dem Endpunkt hochgefahren werden.

Diese Schutzmaßnahmen sind teuer und werden von den Verbrauchern über die Netzentgelte beim Strompreis beglichen. Vor diesem Hintergrund sind innovative Maßnahmen in Form von Batteriespeichern wie dem Netzbooster erforderlich, die das Übertragungsnetz schützen, den Ausbaubedarf reduzieren und Kosten sparen.

Bedarf an innovativen Schutzmaßnahmen und politischer Auftrag

Um Strompreise dauerhaft stabil zu halten und den Netzausbau auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren, sind neue und bessere Schutzmaßnahmen erforderlich. Im Auftrag des Bundesumweltamtes hat das Beratungsunternehmen Consentec innovative Maßnahmen zum Schutz vor Überlastungen erarbeitet, darunter 2017 die erste Konzeptidee für sogenannte Netzbooster-Anlagen. Auch führende wissenschaftliche Einrichtungen wie Agora Energiewende sprechen sich für Batteriespeicher als schnelle und sinnvolle Lösung im Netzausbau aus.

Die vier deutschen Übertragungs­netzbetreiber haben das Netzbooster-Konzept gemeinsam weiterentwickelt und auf die Anforderungen des deutschen Stromnetzes angepasst. Damit leistet das Konzept einen wichtigen Beitrag zum Erreichen der im Aktionsplan Stromnetz für Deutschland angestrebten Ziele.

Netzbooster-Konzept

Lösungen für morgen

TransnetBW kommt mit dem Netzbooster der Verantwortung als Netzbetreiber nach, alternative technische Lösungen voranzutreiben, um auch in Zukunft eine sichere Stromversorgung gewährleisten zu können. Es ist davon auszugehen, dass punktuelle Maßnahmen wie Batteriespeicher (Netzbooster) schneller realisierbar sind als der Leitungsaus- oder -neubau. Zudem reduzieren sie die Anzahl  notwendiger Umwelteingriffe.

Zielkonzept

In ganz Deutschland sollen Netzbooster flächendeckend zum Einsatz kommen. Durch intelligente Steuerung und Vernetzung kann das Stromnetz dann insgesamt entlastet werden. Je nach Netzengpasssituation sollen die im Netz verteilten Batteriespeicher gesamthaft und optimiert eingesetzt werden.

Funktionsweise Netzbooster

Überlastungen ausgleichen

Netzbooster sind Batteriespeicher, die Überlastungen der Übertragungsnetze sekundenschnell ausgleichen, indem sie gespeicherte Energie hinter dem Engpass (teil-)automatisiert einspeisen. Parallel dazu wird ein Kraftwerk vor dem Anfangspunkt der Leitung, zum Beispiel eine Windkraftanlage im Norden Deutschlands, heruntergefahren. Der Netzbooster gleicht die Überlastung für bis zu eine Stunde aus, bis kurative Maßnahmen wie die Zuschaltung von Kraftwerken hinter dem Engpass, Schaltmaßnahmen oder Einspeisemanagement eingesetzt werden.

Weitere Informationen zur innovativen Funktionsweise des Netzboosters finden Sie hier.

1. Regelbetrieb mit Netzbooster

  • Netzbooster ist geladen und scharf geschaltet
  • Leitungen werden höher ausgelastet als ohne Netzbooster zulässig

2. Fehlerfall

  • Im Fehlerfall, d. h. Ausfall eines Stromkreises, Stromtransport über die verbleibenden Stromkreise
  • Temporäre Überlastung der verbleibenden Stromkreise
  • Auslösung des Netzboosters

3. Einsatz Netzbooster

  • Reduzierung der Einspeisung vor dem Engpass
  • Energiespeisung durch den Netzbooster hinter dem Engpass
  • Entlastung der zuvor überlasteten Stromkreise

4. Kurative Maßnahmen

  • Ablösung des Netzboosters durch Kraftwerke (konventioneller Redispatch)

360°-Visualisierung einer Netzbooster-Anlage

Virtueller Rundgang um ein beispielhaftes Anlagen­gelände

360°-Visualisierung aufrufen

Vorteile durch Netzbooster

  1. Höhere Auslastung des Übertragungsnetzes
  2. Reduzierung teurer, präventiver Redispatch-Maßnahmen
  3. Reduzierung Netzausbau-Bedarf
  4. Bereitstellung netzdienlicher Leistungen (z.B. Blindleistungsbereitstellung)

Standortauswahl 

Anschluss in Kupferzell

Der Netzbooster soll in der Nähe des bestehenden Umspannwerks in Kupferzell errichtet und darüber an das Übertragungsnetz angebunden werden.

Größtes Potenzial zur Netzoptimierung in Kupferzell

Kriterien für die Standortwahl

Bei der Untersuchung eines geeigneten Standortes für den Netzbooster hat TransnetBW unter anderem folgende Kriterien berücksichtigt:

  • Wirkung auf Stromkreise mit Überlastungen
  • Häufigkeit der Überlastung dieser Stromkreise
  • Häufigkeit der vollständigen Vermeidung von Überlastungen
  • Verfügbarkeit von Kraftwerken, die ebenfalls auf die betrachteten Leitungen wirken, um den Netzbooster (nach einer Stunde) ablösen zu können.

Weitere Anforderungen an den Netzbooster-Standort

Im Zielausbau eines Netzbooster-Gesamtkonzeptes sollen diese Anlagen überregional wirken. Dazu müssen auch weiter entfernte Stromkreise integriert werden. 

Aufgrund des notwendigen Zusammenspiels der Netzbooster mit ihren stromerzeugenden Gegenstücken, die im Überlastungsfall heruntergefahren werden, ist eine Einbindung ins Stromtransportnetz an einem starken Netzknoten erforderlich. Daher muss die Anlage auch mit Anlagen außerhalb des TransnetBW-Gebiets, den Netzleitsystemen anderer Übertragungsnetzbetreiber, verbunden werden.

Für TransnetBW bedeutet das, dass der Netzanschlusspunkt an einem Netzknoten im Nordosten der TransnetBW-Regelzone und am südlichen Ende eines Leitungsengpasses liegen muss. Gleichzeitig müssen Kraftwerke mit genügend Leistung in der Nähe verfügbar sein, um den Netzbooster kurzfristig ablösen zu können.

Standortentscheidung Kupferzell

Die netzplanerische Betrachtung hat ergeben, dass die Leitungen zwischen Kupferzell und Großgartach bereits heute stark ausgelastet sind. Im direkten Vergleich zeigte sich, dass am Netzknoten Kupferzell das größte Potenzial zur Netzoptimierung vorhanden ist. Konkret kann hier die größte Anzahl an Engpassstunden vermieden und die Leistung prozentual am stärksten reduziert werden.

Die eingehenden Untersuchungen haben ergeben, dass der Standort Kupferzell am besten für den Einsatz des Netzboosters geeignet ist.

NETZBOOSTER KUPFERZELL

Standortfindung im Bereich Kupferzell

Um die am besten geeignete Fläche für die geplante Netzbooster-Anlage im Bereich des vorgegebenen Netzknoten Kupferzell zu finden, hat TransnetBW zusammen mit einem Umweltgutachter einen Standortfindungsprozess durchgeführt. Hierbei wurden in einem mehrstufigen Verfahren technische, umweltfachliche sowie raumordnerische Gesichtspunkte berücksichtigt.

1. Definition Suchraum

Anhand der netztechnischen Mindest­anforderungen wurde die maximale Entfernung der Anlage vom Netzknoten Kupferzell ermittelt und damit der Raum für die Suche nach geeigneten Flächen vorgegeben. Die herstellerbedingte maximale Kabellänge bis zum Umspannwerk sowie die vorhandene Infrastruktur geben den Suchradius von 1,8 Kilometern für die Standortfindung vor.

2. Kriterienkatalog

Zur Prüfung möglicher Flächen innerhalb des Suchraums wurde ein umfangreicher Kriterienkatalog entwickelt, der umweltfachliche, rechtliche, technische und raumordnerische Belange berücksichtigt. Durch Anwendung dieser Kriterien ergeben sich im Suchraum Potenzialflächen.

3. Vorzugsflächen

Durch ein schrittweises Anwenden der Kriterien wurden offensichtlich ungeeignete und potenziell konfliktreiche Flächen „ausgesiebt“. Anschließend wurden die verbleibenden Flächen miteinander verglichen und entsprechend ihrer Eignung in eine Rangfolge gebracht. So wurden letztlich die besonders vorzugswürdigen Flächen ermittelt.

4. Alternativenprüfung

In einer abschließenden Betrachtung wurden die zuvor ermittelten Vorzugsflächen, unter Berücksichtigung weiterer abwägungsrelevanter Belange noch eingehender untersucht und ihre Eignung miteinander verglichen. Im Ergebnis hat sich schließlich eine an das Umspannwerk angrenzende Fläche als durchgängig vorteilhaft und damit vorzugswürdig herausgestellt.

 Quelle: Harrer Ingenieure GmbH
 Quelle: Harrer Ingenieure GmbH

Gesetzliche Verankerung

Bau der Pilotanlage für TransnetBW verpflichtend

TransnetBW ist gesetzlich verpflichtet, die Netzbooster-Pilotanlage zu bauen. Diese Verpflichtung ergibt sich sowohl aus der Bestätigung der Anlage im Netzentwicklungsplan Strom (NEP) 2035 (2021) und NEP 2030 (2019) als auch aus dem Energiewirtschaftsgesetz.
 

Bestätigung des Netzentwicklungsplans 2035

Im Januar 2022 hat die Bundesnetzagentur durch die Bestätigung des NEP 2035 (2021) abschließend festgestellt, dass der Netzbooster erforderlich ist. Weitere Erläuterungen zum Netzentwicklungsplan finden Sie hier.

Energiewirtschaftsgesetz

Die Bestätigung des Netzboosters im NEP 2035 (2021) verpflichtet TransnetBW zum Bau der Anlage nach dem Energiewirtschaftsgesetz (EnWG). Das EnWG regelt eine „möglichst sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente und umweltverträgliche leitungsgebundene Versorgung der Allgemeinheit mit Elektrizität und Gas, die zunehmend auf erneuerbaren Energien beruht“ (§ 1, Absatz 1). Nach § 11, Absatz 1 des EnWG ist TransnetBW als Übertragungsnetzbetreiber unter anderem dazu „verpflichtet, ein sicheres, zuverlässiges und leistungsfähiges Energieversorgungsnetz […] bedarfsgerecht zu optimieren, […] soweit es wirtschaftlich zumutbar ist“.

Zeitplan

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