Netzbooster Pilotanlage

Ausgangslage

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 Strombetrieb 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.

Zum Schutz vor Überlastungen werden Stromleitungen derzeit unter ihrer Kapazitätsgrenze ausgelastet und es werden 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 Netzbooster-Pilotanlagen erforderlich, die das Übertragungsnetz kostengünstiger schützen und den Bedarf am Netzausbau reduzieren.

Überlastungen des Übertragungsnetzes

Es werden hauptsächlich zwei Arten von Überlastungen im Übertragungsnetz unterschieden: Zum einen können Überlastungen auftreten, wenn Stromleitungen über ihre Kapazität hinaus Strom transportieren müssen. Dieser Fall tritt zum Beispiel auf, wenn eine Leitung durch einen Sturm beschädigt wird und die Energie stattdessen über andere, verbliebene, Stromleitungen fließen muss.

Zum anderen entstehen Überlastungen, wenn am Anfangspunkt einer Leitung mehr Strom eingespeist als am Endpunkt der Leitung verbraucht wird. Durch den Umstieg auf erneuerbare Energien wird immer mehr Energie vom windreichen Norden in die Verbrauchszentren im Süden transportiert. In besonders windreichen Zeiten kommt es vor, dass die Stromerzeugung im Norden die Stromnachfrage im Süden übersteigt. Dieses Ungleichgewicht kann zu einer Überlastung der transportierenden Leitung führen. An den Endpunkten der Übertragungsnetze im Süden „staut“ sich dann der Strom, es entstehen sogenannte Engpässe.

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 Bundesumweltamts hat das Unternehmen Consentec daher innovative Maßnahmen zum Schutz vor Überlastungen erarbeitet, darunter 2017 die erste Konzeptidee für sogenannte Netzbooster-Anlagen, die von führenden Experten, wie der Agora Energiewende, als schnelle und sinnvolle Lösung im Netzausbau befürwortet werden.

Da der innovative Ansatz überzeugt und auch breite Unterstützung in der Politik findet, haben die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber das Netzbooster-Konzept gemeinsam weiterentwickelt und auf die Anforderungen des deutschen Stromnetzes angepasst. Das Netzbooster-Konzept wurde daraufhin Teil der Lösungen, mit denen Deutschland seine Ziele im Rahmen eines Aktionsplans bis 2025 erreichen möchte.

Netzbooster-Konzept

TransnetBW kommt mit dem Netzbooster der Verantwortung als Netzbetreiber im energiepolitischen Umfeld nach, alternative technische Lösungen voranzutreiben, um eine weiterhin sichere Stromversorgung gewährleisten zu können. Dabei ist davon auszugehen, dass punktuelle Maßnahmen wie Batterieanalagen (Netzbooster) schneller realisierbar sind als der Leitungsaus- oder -neubau. Zudem bedeuten sie einen geringeren Eingriff in die Umwelt.

Zielkonzept

Es wird das Ziel eines flächendeckenden Einsatzes von Netzbooster-Projekten in ganz Deutschland verfolgt. Durch intelligente Steuerung und Vernetzung kann so das Stromnetz insgesamt entlastet werden. D.h. je nach Netzengpasssituation sollen die verteilt aufgebauten Netzbooster gesamthaft und optimiert eingesetzt werden.

Netzbooster schützen das Übertragungsnetz, indem sie hinter dem Engpass einer überlasteten Leitung in kürzester Zeit Energie einspeisen. Netzbooster können so präventive Schutzmaßnahmen wie die Geringauslastung von Netzen oder Redispatch-Maßnahmen teilweise ersetzen.

Funktionsweise Netzbooster

Netzbooster-Anlagen 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, runtergefahren. Der Netzbooster gleicht die Überlastung für bis zu einer 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.

Vorteile durch Netzbooster

Durch den Einsatz von Netzboostern können Übertragungsnetze höher ausgelastet und präventive Redispatch-Maßnahmen reduziert werden. Dadurch wird der Bedarf am zusätzlichen Netzausbau (zum Beispiel im Falle von Kupferzell ein weiterer Ausbau zwischen dem Umspannwerk Kupferzell und der Regelzone der Tennet TSO GmbH) reduziert und die Redispatch-Kosten können gesenkt werden, was sich positiv auf die Strompreise für Endverbraucher auswirkt.

Neben ihrer originären Aufgabe als „Energiequelle“ können Netzbooster auch netzdienliche Leistungen wie die Blindleistungsbereitstellung erbringen. In der Region im Nordosten Baden-Württembergs besteht nachweislich ein hoher Bedarf sowohl an kapazitiver wie auch induktiver Blindleistung.

Netzbooster-Pilotanlagen

Es werden aktuell drei Netzbooster-Pilotanlagen geplant (Kupferzell, Ottenhofen und Audorf) geplant. Pilotanlage bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine hinreichend bewährte Technologie (Batteriespeicher) in einer neuen Anwendung (Übertragungsnetz) eingesetzt werden, d.h. Pilotcharakter hat einzig der innovative Einsatz im Übertragungsnetz.

Standortauswahl Kupferzell

Die Netzbooster-Pilotanlage soll in der Nähe des bestehenden Umspannwerkes in Kupferzell errichtet werden. Die Anlage soll an das Umspannwerk angeschlossen und dadurch an das Übertragungsnetz angebunden werden.

Untersuchungen zur Standortwahl

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

Weitere Anforderungen an den Netzbooster-Standort

Im Zielausbau eines Netzbooster-Gesamtkonzeptes sollen die Netzbooster überregional wirken. Dazu müssen auch weiter entfernte Stromkreise integriert werden, das heißt, eine Anbindung an einen Netzknoten mit überregionaler Wirkung ist zwingend notwendig.

Aufgrund des notwendigen Zusammenspiels der Netzbooster als Energiequellen mit den so genannten Energiesenken in Norddeutschland ist eine Einbindung ins Stromtransportnetz an einem starken Netzknoten und eine Nähe zur Regelzonengrenze erforderlich. D.h., die Anlage muss auch mit Anlagen außerhalb der TransnetBW-Regelzone verbunden werden können, also mit Netzleitsystemen anderer Übertragungsnetzbetreiber.

Für TransnetBW bedeutet das konkret, dass der Netzanschlusspunkt an einem Netzknoten im Nordosten der TransnetBW-Regelzone, am südlichen Ende eines Leitungsengpasses liegen und Kraftwerke mit genügend Leistung in der Nähe verfügbar sein müssen, um den Netzbooster kurzfristig (nach einer Stunde) 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 demnach ergeben, dass der Standort Kupferzell am besten für den Einsatz der Netzbooster-Pilotanlage geeignet ist.

Gesetzliche Verankerung

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

Bestätigung des Netzentwicklungsplans 2030

Im Dezember 2019 hat die Bundesnetzagentur (BNetzA) den NEP 2030 (2019) bestätigt. Der NEP 2030 (2019) enthält alle erforderlichen Maßnahmen für eine sichere und zuverlässige Stromversorgung über das Übertragungsnetz bis zum Jahr 2030 mit Ausblick auf 2035. Der erste Entwurf des Plans wurde von den vier deutschen Übertragungsnetzbetreibern erstellt und an die BNetzA übergeben. Darin wird unter anderem die Netzbooster-Pilotanlage in Kupferzell als notwendige Maßnahme zur Optimierung des Netzes aufgeführt.

Die Übertragungsnetzbetreiber haben den ersten Entwurf des Plans im Februar 2019 veröffentlicht und öffentlich konsultiert. Basierend darauf haben die Netzbetreiber den NEP 2030 (2019) überarbeitet und einen zweiten Entwurf an die BNetzA übergeben, die ihn wiederum veröffentlicht hat. Nach erneuten öffentlichen Konsultationen hat die BNetzA den Plan bestätigt.

Energiewirtschaftsgesetz

Die Bestätigung der Netzbooster-Pilotanlage im NEP 2030 (2019) verpflichtet TransnetBW zum Bau dieser 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“.

Aktueller Stand und Projektmeilensteine

Projektbroschüre

Die Broschüre steht Ihnen nachfolgend und in der Mediathek zum Download bereit.