Auswirkungen des Photovoltaik-Ausbaus auf die Verteilernetze · Zuallererst: Ein herzliches...

2010-10-19_RB-Studie_Zusfassg-Ergebnisse_v08.pptx

Studie von Roland Berger Strategy Consultants – Zusammenfassung der Ergebnisse

Auswirkungen des Photovoltaik-Ausbaus auf die Verteilernetze

Berlin, 04. November 2010

Zuallererst: Ein herzliches Dankeschön!

Roland Berger Strategy Consultants hat dank Ihrer Mitarbeit eine Studie zu den Auswirkungen der steigenden Anbindung von Photovoltaik-Anlagen an die Verteilernetze durchführen können. Wir haben während der Interviews unsere Thesen durch Ihre fachliche Expertise spiegeln können und haben viele Erkenntnisse gewonnen. Wir sind Ihnen für die Zeit, die Sie sich genommen haben, sehr dankbar, und schätzen Ihre Bereitwilligkeit, Ihr Wissen und Ihre Erfahrungen mit uns zu teilen sowie Thesen mit uns zu diskutieren sehr.

Wie versprochen stellen wir Ihnen mit dieser Unterlage die Ergebnisse unserer Umfrage zur Verfügung. Alle Aussagen wurden


Wie versprochen stellen wir Ihnen mit dieser Unterlage die Ergebnisse unserer Umfrage zur Verfügung. Alle Aussagen wurden anonymisiert und aggregiert. Sollten Sie Anmerkungen oder Rückfragen zu der Darstellung haben, stehen wir Ihnen natürlich sehr gerne weiterhin zur Verfügung.

Vielen Dank und mit herzlichen Grüßen,

Torsten Henzelmann Caroline PetersPartner Senior ConsultantRoland Berger Strategy Consultants Roland Berger Strategy Consultants

Jochen Schönfelder Philipp HattrupPrincipal Project ManagerRoland Berger Strategy Consultants Roland Berger Strategy Consultants

Steigende Anbindung von PV-Anlagen kann bewältigt werden – Opti-mierungs- und Ausbaumaßnahmen der Verteilernetze sind notwendig

Die Kern-Ergebnisse der Experten-Interviews

> Die Verteilernetze stellen keinen „Show-Stopper“ für den Ausbau der Photovoltaik dar – jedoch ist die steigende Anbindung von PV-Anlagen eine Herausforderung für Verteilernetzbetreiber

> Auftretende Probleme sind lösbar – jedoch sind Investitionen in Maßnahmen zur Erhöhung der Photovoltaik-Aufnahmefähigkeit der Verteilernetze erforderlich

32010-10-19_RB-Studie_Zusfassg-Ergebnisse_v08.pptxQuelle: Roland Berger Strategy Consultants

Photovoltaik-Aufnahmefähigkeit der Verteilernetze erforderlich> Die Einhaltung des Spannungsbandes ist die am häufigsten auftretende technische

Herausforderung, die Überlastung von Betriebsmitteln spielt eine eher untergeordnete Rolle> Städtische Verteilernetze sind wesentlich aufnahmefähiger für dezentrale Einspeisung durch

Photovoltaik-Anlagen als ländliche Verteilernetze – Maßnahmen werden hauptsächlich in ländlichen Gebieten, in Ausnahmefällen in städtischen Gebieten, notwendig werden

> Innovative und verhältnismäßig kostengünstige Maßnahmen werden die Photovoltaik-Aufnahmefähigkeit von Verteilernetzen deutlich verbessern – insbesondere durch blindleistungsregelungsfähige Wechselrichter und dynamische Spannungsregler für die Ortsnetzstation

Durch Fokus auf PV-Ballungszentren können Aussagen zur Belastung der Verteilernetze bei hoher PV-Einspeisung getroffen werden

Großstadt>100.000

Urbanisie-rungsgrad

Wp/Einwohner

0-50 51-100 101-250 251-500 >500Total

[Anzahl]

Gesamt67

83%13

16%1

1% – –81

Aufteilung des Bundes-

Unsere Gesprächspartner: Netzexperten von V-Netzbetreibern mit PV-Ballungszentren

42010-10-19_RB-Studie_Zusfassg-Ergebnisse_v08.pptxQuelle: EEG Anlagenregister, energymap.info, Statistisches Bundesamt, Roland Berger Strategy Consultants

>100.000 Einwohner

Mittelstadt20.000-100.000 Einwohner

Kleinstadt / ländliche Region<20.000 Einwohner

GesamtNordMitteSüd

GesamtNordMitteSüd

GesamtNordMitteSüdTOTAL

83%95%93%44%

28546%67%50%17%

3.29130%45%37%4%

3.643

16%5%7%

50%

17428%21%25%41%

1.76516%17%20%10%

1.952

1%––

6%

13021%9%

20%36%

2.65025%19%25%30%

2.781

––––

244%1%4%6%

1.59315%9%

12%26%

1.617

––––

51%1%1%1%

1.50114%9%6%

30%1.506

194418

616

159300157

10.017

3.1863.8143.017

11.499

= PV-Ballungs-zentrum

des Bundes-gebiets nach installierter Leistung PV

Handlungsbedarf besteht bei hoher PV-Einspeisung hauptsächlich in ländlichen Verteilernetzen

Auswirkung der variierenden Strukturen von Verteilernetzen auf PV-Aufnahmefähigkeit

Übertragungsnetz

> Ob das Verteilernetz aufgrund des Anschlusses von PV-Anlagen ausgebaut werden muss, hängt von der lokalen Netzstruktur ab.


Verteilernetz

Land

(schematische Darstellung)

Stadt

ausgebaut werden muss, hängt von der lokalen Netzstruktur ab. Verteilernetze wurden traditionell entlang der Last ausgebaut, woraus eine lokal stark variierende Netzstruktur resultiert

> Das städtische Verteilernetz ist auf Grund seiner eng-maschigenStruktur und großen Leiterquerschnitte sehr absorptionsfähig für dezentrale Einspeisung durch PV-Anlagen. Zwei der befragten Verteilernetzbetreiber mit ausschließlich städtischen Netzen haben für ihr Netz auch bei einem Ausbau der Photovoltaik entlang des Nationalen Aktionsplans für Erneuerbare Energien (52 GW im Jahr 2020) keinerlei Notwendigkeit für Netzausbaumaßnahmen gesehen

> Auch andere Gesprächspartner sehen den Fokus heutiger und zukünftiger Netzausbaumaßnahmen ganz klar in ländlichen Gebieten

Quelle: Roland Berger Strategy Consultants

Fokus

Die relevanteste technische Herausforderung bei hoher installierter Photovoltaik-Leistung ist die Einhaltung des Spannungsbandes

Herausforderungen durch PV-Ausbau in Verteilernetzen (1/2)

Spannungsband einhalten1.

HERAUSFORDERUNGEN

TECH-NISCH

Relevanz ERLÄUTERUNGIn Deutschland ist die Normspannung nach DIN IEC 60038 geregelt. Eine Schwankung von +/-10 % ist zugelassen. Die am frühesten und am stärksten auftretende Herausforderung auf Ebene der Verteilernetze aufgrund einer hohen installierten Leistung Photovoltaik ist die Einhaltung des Spannungsbandes


einhalten1.

2.

3. Netzschutz gewährleisten

Leistungsspitzen vermeiden

NISCH Einhaltung des Spannungsbandes

Die Überlastung von Betriebsmitteln macht sich durch thermische Auswirkungen bemerkbar. Transformatoren sind mit Schutzeinrichtungen ausgestattet, die das Gerät ab einer bestimmten thermischen Überlastung vom Netz nehmen. Das Problem ist bisher nur in Einzelfällen aufgetreten und wird auch in Zukunft untergeordnet bleiben

Durch dezentrale Einspeisung kommt es zu einer Umkehrung von Lastflüssen. Die am Transformator angesiedelten Netzschutzrelais sind nicht immer in der Lage, die Richtung des Lastflusses zu messen. Die Ortung von im Netz auftretenden Fehlern wird in diesen Fällen erschwert. Möglicherweise wird eine Nachrüstung von Transformatoren mit Messeinrichtungen für die Richtung des Lastflusses notwendig

Relevanz: Wie häufig und in welchem Ausmaß tritt die jeweilige Herausforderung auf? Einschätzung basierend auf den Experten-Interviews

Legende: hoch niedrig

Für Verteilernetzbetreiber steigt der Aufwand – Mehraufwand und Mehrkosten können nicht immer geltend gemacht werden

Herausforderungen durch PV-Ausbau in Verteilernetzen (2/2)

Vorausschauende Planung verbessern4.PLANE-

RISCH

Die Umlage von Netz-Ausbaumaßnahme über die Netzentgelte ist nur zulässig, wenn die Ausbaumaßnahme in direktem Zusammenhang mit einem Netzanschlussbegehren stehen (Genehmigung durch BNetzA). Vorausschauender Ausbau ist dadurch erschwert. Ausnahmen

HERAUSFORDERUNGEN Relevanz ERLÄUTERUNG


Planung verbessern4.Zusätzliche Leistungen gewährleisten5.

RISCH (Genehmigung durch BNetzA). Vorausschauender Ausbau ist dadurch erschwert. Ausnahmen können unter bestimmten Voraussetzungen genehmigt werden (z.B. Erweiterungsfaktor).

Bei Netzanschlussbegehren sind Netzberechnungen notwendig. Durch Mehraufwand bei Netznutzungs- und Energiedatenmanagement sowie durch komplizierte Regelungen, wie die Eigenverbrauchsregelung bei PV-Anlagen größer 100 kW, steigt der Personalbedarf.

Energiemengen-Bilanzierung durch mehr Informationen erleichtern

6.Aufgrund der fluktuierenden Einspeisung von Photovoltaik-Anlagen bleibt eine unstete Restlastkurve. Der Energielieferant gleicht kurzfristig den Verlust- und Differenzbilanzkreis aus. Regelenergie ist auf dem Markt jedoch wesentlich teurer. Es liegen vor allem bei Kleinanlagen < 100 kW keine Informationen zur aktuellen Einspeisung vor, da hier die Messung nicht obligatorisch ist.

Relevanz: Wie häufig und in welchem Ausmaß tritt die jeweilige Herausforderung auf? Einschätzung basierend auf den Experten-Interviews

Legende: hoch niedrig

Für jede der technischen Herausforderungen stehen Maßnahmen zur Verfügung, bzw. werden derzeit entwickelt

Zuordnung von technischen Herausforderungen und Maßnahmen

Verstärkung der Leiter,

Austausch von Trans-

Hinzufügen neuer

Anderer Netzver-

Einspeise-manage-

Dynamische Spannungs-

Blind-leistungs-

Dezentrale Speicher

Last-manage-ment

KLASSISCHE MASSNAHMEN INNOVATIVE MASSNAHMEN

1 2 3 4 5 6 7 8 9


der Leiter, inkl. Parallel-systeme

von Trans-formatorendurch leis-tungsstär-kere Geräte

neuer Transfor-matorenund Bildung neuer Orts-netze

Netzver-knüpfungs-punkt

manage-ment

Spannungs-regelung in der ONS

leistungs-regelungdurch Wechsel-richter

Speicherment

Netzschutz verbessern ✗ ✗

Leistungsspitzen absorbieren

✗ ✗ ✗ ✗ ✗ ✗✗

Einhaltung des Spannungs-bands

✗ ✗ ✗ ✗ ✗ ✗ ✗✗ ✗

0 16 11 16 58 0 21 21 58

Fokus liegt heute noch auf "klassischen Maßnahmen" – Bedeutung und Vorteile von innovativen Maßnahmen wird zunehmend erkannt

Wirkung für die Erhöhung der PV-Auf-nahmefähigkeit d. Netze - Einschätzung

> Netzausbau – größerer Leiterquerschnitt und Installation von Parallelsystemen

1

Maßnahmen

Relevanz für den zukünftigen Ausbau Ihres Verteilnetzes

0000

niedrig1111 2222 3333

hoch

Auswertung der Einschätzung durch die Verteilernetzbetreiber (% der Befragten)


0

0

0

37

6

5

11

5

5

5

11

32

17

21

11

11

26

21

32

5

22

47

16

26

16

21

26

21

39

11

21

26

53

53

32

5

17

16

42

32

0

0

0

47

16

5

32

5

26

26

26

32

32

47

26

26

26

26

42

11

32

32

26

37

47

47

32

11

21

16

16

32

und Installation von Parallelsystemen

> Netzausbau – Austausch von Trans-formatoren durch leistungsstärkere Geräte

2

> Netzausbau – Hinzufügen neuer Trans-formatoren und Bildung neuer Ortsnetze

3

> Einspeisemanagement5

> Dynamische Spannungsstellung in der Ortsnetzstation

6

> Blindleistungsregelung durch den Wechselrichter

7

> Dezentrale Speicher8

> Anderer Netzverknüpfungspunkt4

> Lastmanagement (z.B. Smart Metering)9

Quelle: Roland Berger Strategy Consultants

Der Wirkungsgrad der Leiterverstärkung und des Leiterausbaus ist zwar sehr hoch, die Maßnahme ist aber auch verhältnismäßig teuer

Maßnahmen-Beurteilung (1/9)

1NETZAUSBAU

Größerer> Dauerhafte Lösung, mit hohem

Wirkungsgrad, die direkt an der > Maßnahme ist sehr teuer, v.a. bei

Tiefbau (Kosten 80-120 EUR/m,

VORTEILE+ NACHTEILE–AUSSAGEN AUS DEN EXPERTEN-INTERVIEWS - AUSWAHL

BEWERTUNG


GrößererLeiter-querschnittund Installation von Parallel-systemen

> Dauerhafte Lösung, mit hohem Wirkungsgrad, die direkt an der Problemstellung ansetzt. Durch die Maßnahme kann– die Spannungserhöhung gedämpft

werden– volle installierte Leistung

eingespeist werden

> Die Maßnahme ist kein "Neuland" –die Wirkung kann "mit dem Taschenrechner ausgerechnet werden"

> Maßnahme ist sehr teuer, v.a. bei Tiefbau (Kosten 80-120 EUR/m, davon 10-12 EUR für das Kabel)

> Kosten steigen voraussichtlich noch an, da mit den Kabeln teure Rohstoffe verlegt werden

> Maßnahme geht mit einer Störung des öffentlichen Raums einher, v.a. bei Tiefbau (Straßenzüge müssen geöffnet werden) – Tiefbau wird vermehrt angewendet, weil die Kabel geringeren atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt sind

> Es wird eine Genehmigung benötigt, was administrativen Aufwand mit sich bringt

Die Maßnahme hat zwar eine hohe Wirkung, ist aber sehr teuer – der Einsatz sollte nur erfolgen, falls Netzoptimierungendurch innovative Maßnahmen nicht ausreichen (Prinzip Optimierung vor Verstärkung vor Ausbau)

Einsatz von leistungsstärkeren und mehr Trafos ist billiger als Leiter-verstärkung – die Maßnahmen sind aber größtenteils komplementär

Maßnahmen-Beurteilung (2&3/9)

2&3NETZAUSBAU

Einsatz einer


BEWERTUNG

> Es handelt sich um eine dauerhafte Lösung, die direkt an der

> Maßnahme ist verhältnismäßig teuer (wenn auch günstiger als die


Einsatz einer größeren An-zahl an Trans-formatoren/ Ersetzen bestehender Geräte durch leistungs-stärkere Transfor-matoren

> Es handelt sich um eine dauerhafte Lösung, die direkt an der Problemstellung ansetzt– Spannungserhöhung kann

gedämpft werden– Mehr installierte Leistung kann

eingespeist werden

> Die Maßnahme hat einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad und ist kostengünstiger als die Verstärkung von Leitern

> Der Einsatz von mehr Transformatoren macht einen Anteil der Leiterverstärkung überflüssig

> Maßnahme ist verhältnismäßig teuer (wenn auch günstiger als die Verstärkung von Leitern)

> Bei der Unterbringung von Transfor-matoren können Platzprobleme auftreten (keine freien Grundstücke, Platz in der ONS reicht nicht aus)

> Vor allem "kleine" Netzbetreiber haben das Problem der Unterbringung alter Transformatoren. Die Trans-formatoren sind übrig, aber noch nicht abgeschrieben

> Bei Installation neuer oder leistungsstärkerer Transformatoren müssen in manchen Fällen auch zusätzliche Leiter verlegt werden

Die Maßnahme hat zwar eine hohe Wirkung, ist aber sehr teuer – der Einsatz sollte nur erfolgen, falls Netz-Optimierungen durch innovative Maßnahmen nicht ausreichen (Prinzip Optimierung vor Verstärkung vor Ausbau)

Die Wahl eines anderen Netzverknüpfungspunkts ermöglicht die Ausnutzung vorhandener Netzreserven – jedoch zu hohen Kosten

Maßnahmen-Beurteilung – Wiedergabe von Stellungnahmen aus den Interviews (4/9)

4ANDERER NETZ-

VORTEILE+ NACHTEILE–AUSSAGEN AUS DEN EXPERTEN-INTERVIEWS – AUSWAHL

BEWERTUNG

> Noch vorhandene Netzreserven werden verfügbar gemacht

> Investitionskosten zur Realisierung eines anderen Netzverknüpfungs-


NETZ-VERKNÜP-FUNGSPUNKT

> Noch vorhandene Netzreserven werden verfügbar gemacht

> Aus Sicht des Anlagenbetreibers besteht der Vorteil, dass dieser die volle installierte Erzeugungsleistung einspeisen kann

> Es findet eine Aufteilung der Kosten zwischen dem Anlagen- und dem Netzbetreiber statt (Kosten-aufteilung je nach Anteil, den die jeweilige Partei an der gesamtwirtschaftlich günstigsten Lösung einer Netzverknüpfung hat)

> Investitionskosten zur Realisierung eines anderen Netzverknüpfungs-punkts sind in den meisten Fällen sehr hoch (zu überbrückende Distanz, topographisch schwierige Strecke)

> Zur Einspeisung in eine andere Netzebene werden zusätzliche Transformatoren benötigt –Investitionskosten werden in die Höhe getrieben (auch zu berücksichtigen: Leerlaufverluste der Transformatoren)

> Entscheidung zum Anknüpfungspunkt verläuft nicht immer konfliktfrei

Die Maßnahme ist sehr teuer und sehr aufwändig – der Einsatz sollte nur erfolgen, falls Netz-Optimierungen durch innovative Maßnahmen nicht ausreichen (Prinzip Optimierung vor Verstärkung vor Ausbau)

Einspeisemanagement von PV-Anlagen wird kritisch gesehen –hoher technischer und Personalaufwand, sowie Konfliktpotenzial


5EINSPEISE-MANAGEMENT


> Bestehende Netze können ohne > Volkswirtschaftlicher Nutzen ist

BEWERTUNG


MANAGEMENT

(Maßnahme befindet sich für Anlagen >100kW bereits in der Umsetzung –zur Debatte steht die Ausweitung auf Anlagen <100 kW)

> Bestehende Netze können ohne massive Investitionen weiter genutzt werden

> Verteilung der Investitionskosten auf eine große Anzahl von Marktteilnehmern (Anlagen- und Netzbetreiber)

> Volkswirtschaftlicher Nutzen ist fraglich – es wird Strom bezahlt, der nicht verbraucht wird; es findet eine Überbauung der Erzeugung statt, um insgesamt eine bessere Auslastung des Systems zu realisieren

> Maßnahme ist technisch aufwändig (IKT) und sehr personalintensiv, da jede Abregelung gegenüber der BNetzA gerechtfertigt werden muss

> Messtechnische Erfassung und steuerungstechnischer Eingriff in die Kundenanlage sind notwendig

Eine Ausweitung des Einspeisemanagementsauf Anlagen < 100 kWsollte nur in Betracht gezogen werden, wenn die dafür benötigte IKTfür einen anderen Zweck sowieso realisiert wird –in diesem Fall sind Maßnahmen für die Aufwandsverringerung seitens der Verteilernetzbetreiber notwendig

Der dynamische Spannungsregler in der ONS wird zukünftig einen Teil der klassischen Netzausbaumaßnahmen ersetzen können


6DYNAMISCHE SPANNUNGS-

VORTEILE+ NACHTEILE–AUSSAGEN AUS DEN EXPERTEN-INTERVIEWS – AUSWAHL

BEWERTUNG

> Maßnahme hat voraussichtlich einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad

> Die Maßnahme befindet sich noch im


SPANNUNGS-STELLUNG IN DER ORTSNETZ-STATION

> Maßnahme hat voraussichtlich einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad

> Maßnahme setzt direkt am primären Problem – die Nichteinhaltung des Spannungsbands – an

> Die Maßnahme wird, wenn zu wirtschaftlichen Konditionen auf dem Markt verfügbar, voraussichtlich einen Anteil der schwerwiegenderen Eingriffe (Netzverstärkung und Netzausbau) überflüssig machen

> Technik ist bereits von der dynamischen Spannungsregelung zwischen Mittel- und Hochspannung bekannt

> Die Maßnahme befindet sich noch im Entwicklungsstadium – der Spannungsregler ist noch zu groß für die Ortsnetzstation zwischen Mittel-und Niederspannungsebenen und noch deutlich zu teuer

> Möglicherweise ist eine zentrale Steuerung notwendig, um ein gegenseitiges Aufschwingen zu vermeiden

> Weitere, noch dazu intelligente Betriebsmittel erhöhen Wartungsaufwand und Betriebskosten

Die Maßnahme sollte so schnell wie möglich verfügbar (d.h. marktreif) gemacht werden – es besteht ein großes Potenzial, einen Anteil der sehr teuren klassischen Maßnahmen (Netzverstärkung und Netzausbau) durch diese Maßnahme überflüssig zu machen

Blindleistungsregelung durch Wechselrichter ist kostengünstige und vielversprechende Maßnahme


7BLIND-LEISTUNGS-

VORTEILE+ NACHTEILE–AUSSAGEN AUS DEN EXPERTEN-INTERVIEWS

BEWERTUNG

> Die Maßnahme ist kostengünstig und > Durch hohe


LEISTUNGS-REGLUNGS-FÄHIGER WECHSEL-RICHTER (WR)

> Die Maßnahme ist kostengünstig und mit wenig Aufwand realisierbar

> Vorhandene Netzstruktur kann viel besser genutzt werden – "ich nutze die Leitung aus, bis sie strommäßig ausgelastet ist" (d.h. bis zur Auslastung der Betriebsmittel)

> Die Maßnahme ist verhältnismäßig günstig und die Kosten werden über eine große Anzahl von Marktteilnehmern verteilt. Die Investition in den WR wird vom Anlagenbetreiber getragen (1% der Investition für die PV-Anlage)

> Dezentrale Anlagen leisten einen Beitrag zu den Netzdienstleistungen

> Durch hohe Blindleistungseinspeisung werden die Betriebsmittel frühzeitiger ausgelastet

> Es existiert das Risiko, dass sich die Wechselrichter "gegeneinander aufschwingen" – diese Herausforderung könnte aber, falls relevant, anhand der Steuerung durch eine Kennlinie, d.h. ohne den Aufbau einer Informations-und Kommunikationsstruktur, gelöst werden

Die Maßnahme hat ein sehr großes Potenzial, einen Anteil der sehr teuren klassischen Maßnahmen überflüssig zu machen. Gegenüber der dynamischen Spannungshaltung in der ONS besteht außerdem der Vorteil einer Verteilung der Kosten über eine große Anzahl von Marktteilnehmern

Dezentrale Speicher werden als Chance zur Minimierung des Netz-ausbaus gesehen – Entwicklung muss aber beschleunigt werden


8EINSATZ DE-ZENTRALER


BEWERTUNG

> Anhand von dezentralen Speichern mit ausreichender Kapazität könnten

> Aktuell zu wirtschaftlichen Konditionen Die Maßnahme hat langfristig


ZENTRALER SPEICHER ZUM "PEAK SHAVING" (VERGLEICH-MÄSSIGUNGDER SPITZEN)

mit ausreichender Kapazität könnten Leistungsspitzen vermieden werden

> Bei nennenswertem Umfang können deutliche positive Auswirkungen auf die Verteilernetze erzielt werden – der "richtige Weg", um den Ausbau der Verteilernetze zu minimieren

> Das Problem der kurzfristigen Reservehaltung könnte gelöst werden

> Die Kosten für die Maßnahme werden über eine große Anzahl von Marktteilnehmern verteilt. Dezentrale Speicher werden an der PV-Anlage installiert, d.h. die Kosten werden vom Anlagen-Betreiber getragen

> Aktuell zu wirtschaftlichen Konditionen verfügbare Speicher haben nicht die Kapazität, die komplette Leistungs-spitze einer PV-Anlage abzufangen

> Entwicklungsdauer für wirtschaftliche dezentrale Speicher ist möglicherweise noch sehr lang

> Zur Steuerung der dezentralen Speicher wäre der Aufbau einer Informations- und Kommunikations-Infrastruktur notwendig

> Die Einwirkungsmöglichkeiten des Netzbetreibers müssten neu gestaltet werden

Die Maßnahme hat langfristig ein großes Potenzial der Netzentlastung, wenn gewährleistet wird, dass Leistungsspitzen abgefangen werden. Zur Beschleunigung der Verfügbarkeit wirtschaft-licher Lösungen am Markt sind Anstrengungen im Bereich Forschung und Entwicklung nötig. Innerhalb der Förderung müsste Peak-Shaving incentiviert werden

IKT-Aufbau durch Smart Grid hat Vorteile für Verteilernetze – vor allem durch bessere Datenverfügbarkeit über dezentrale Einspeisung


9LAST-MANAGEMENT


BEWERTUNG

> Durch zuverlässige Verschiebung der Last hin zu dezentral verfügbarer

> Aufbau teurer Infrastruktur wäre notwendig


MANAGEMENT(z.B. Smart Metering)

Last hin zu dezentral verfügbarer Leistung könnte ein Teil des Verteilernetzausbaus vermieden werden

> Ein positiver Nebeneffekt wäre die Verfügbarkeit von Informationen im Netz, z.B. Informationen nahezu in Echtzeit zu Spannungsniveau und Leistung die durch kleine Anlagen eingespeist wird

> Aufbau teurer Infrastruktur wäre notwendig

> Wirkungsgrad voraussichtlich gering– Haushalten haben eine max.

Lastverschiebung von ca. 20%– Zeitvariable Stromtarife (Tag/Nacht)

gibt es in einigen Gebieten – werden aber von weniger als 3% der Kunden genutzt, und nur von 1,5% aktiv

> Zentrale Datenverarbeitung ist eine Herausforderung – Wer ist verantwortlich? Wie werden Daten in Echtzeit übertragen und verarbeitet?

> Bisher sind keine Standards definiert

> Wirkungsgrad wird mit Effizienzgewinn im Stromverbrauch sinken, und Smart Meter selbst verbrauchen Strom

Das Potenzial der Maßnahme zur Verteilernetzentlastung durch Lastverschiebung wird eher kritisch gesehen. Der positive Effekt einer besseren Datenverfügbarkeit über dezentrale Einspeisung und Verbrauch wäre jedoch ein großer Vorteil.

Die Wirkung "innovativer Maßnahmen" wird durch Wissenschaftler meist noch höher eingeschätzt – eine Quantifizierung

Fokus auf innovative Maßnahmen

Innovative MaßnahmenWirkung auf die Steigerung der PV-Aufnahme-fähigkeit eines Niederspannungsnetzes

Voraussichtlicher Verfügbarkeitszeitpunkt

182010-10-19_RB-Studie_Zusfassg-Ergebnisse_v08.pptxQuelle: SMA, BSW, Roland Berger Strategy Consultants

Dezentrale Speicher ("Peak Shaving")

+ 40-200%

Blindleistungsregelung durch den Wechseltrichter + 40-200%

Dynamische Spannungsregelungin der Ortsnetzstation

+ >100%

2014

2011

2018

Zusammenfassung: Die steigende Anbindung von PV-Anlagen an die Verteilernetze ist eine Herausforderung, die bewältigt werden kann

> Die Verteilernetze stellen keinen "Show-Stopper" für den Ausbau der Photovoltaik dar – allerdings sind für die steigende Anbindung von Photovoltaik-Anlagen an die Nieder- und Mittelspannungsnetze Ausbaumaßnahmen notwendig. Während in Zukunft kein "Netz-Kollaps" erwartet wird, bedeutet der Ausbau der installierten Photovoltaik Leistung auf die im Nationalen Aktionsplan für Erneuerbare Energien geplante 52 GW im Jahr 2020 jedoch eine Herausforderung für die Verteilernetze. Der ambitionierte Ausbauplan kann durch Netzausbaumaßnahmen,vor allem aber auch durch kostengünstige innovative Maßnahmen wie den blindleistungsregelungsfähigen Wechselrichter, bewältigt werden. Eine Quantifizierung der in Deutschland bis 2020 anfallenden Kosten für Netzoptimierung, –verstärkung und –ausbau ist nicht zuverlässig möglich, da die lokale Netzstruktur ausschlaggebend ist – der Ausbauzustand von Ortsnetzen variiert auf lokaler Ebene sehr stark.

> Die Einhaltung des Spannungsbandes ist die am häufigsten und zeitlich am frühesten auftretende Herausforderung, die mit der steigenden


> Die Einhaltung des Spannungsbandes ist die am häufigsten und zeitlich am frühesten auftretende Herausforderung, die mit der steigenden Einspeisung durch Photovoltaik-Anlagen in Verbindung gebracht wird. 77% der befragten Verteilernetzbetreiber mit PV-Ballungsgebieten im Netzgebiet haben bereits wegen der Nichteinhaltung des Spannungsbandes reagiert. Eine deutlich untergeordnete Rolle spielt die Herausforderung der Betriebsmittelüberlastung. Zwar mussten 40% der Befragten schon Probleme in diesem Bereich beheben, jedoch handelt es sich um Einzelfälle

> Herausforderungen treten fast ausschließlich in ländlichen Gebieten auf. Für städtische Netze wurde in den meisten Fällen auch ein Ausbau entlang des Nationalen Aktionsplans für Erneuerbare Energien (52 GW im Jahr 2020) als umsetzbar gesehen; vereinzelt müssten aber – bei einer lokalen Konzentration von Photovoltaik-Anlagen – auch an städtischen Verteilernetzen zur Realisierung dieses Entwicklungspfads Maßnahmen ergriffen werden

> Während heute noch "klassische Netzausbaumaßnahmen" (vor allem Leiterverstärkung und -ausbau, leistungsstärkere und weitere Transformatoren) angewandt werden, können diese in Zukunft zu großen Anteilen durch günstigere und weniger aufwändige "innovative Maßnahmen" ersetzt werden – vor allem der Einsatz der dynamischen Spannungsregelung in der Ortsnetzstation und des blindleistungsregelungsfähigen Wechselrichters sind vielversprechend. Durch diese Maßnahmen kann die Photovoltaik-Aufnahmefähigkeit von Niederspannungsnetzen bis zu verdreifacht werden – je nach Beschaffenheit des Netzes

Wenn Sie Rückfragen und Anregungen haben, stehen wir Ihnen gerne weiterhin zur Verfügung – Ihre Ansprechpartner

Torsten Henzelmann

PARTNER

Tel.: +49 89 9230 - 8185Mobil: +49 160 7448185

Jochen Schönfelder

PRINCIPAL

Tel.: +49 211 4389 - 2184Mobil: +49 160 7443482Email: [email protected]


PhilippHattrup

Projekt Manager

Mobil: +49 160 7448185Email: [email protected]

Philipp Hattrup

PROJEKT MANAGER

Tel: +49 30 39927 - 3538Mobil: +49 160 7443 - 538Email: [email protected]

PhilippHattrup

Projekt Manager

Mobil: +49 160 7443482Email: [email protected]

Caroline Peters

SENIORBERATERIN

Tel: +49 30 39927 – 3581Mobil: +49 160 7443581 Email: [email protected]


It's character that createsimpact!

Auswirkungen des Photovoltaik-Ausbaus auf die Verteilernetze · Zuallererst: Ein herzliches...

Documents

Transcript of Auswirkungen des Photovoltaik-Ausbaus auf die Verteilernetze · Zuallererst: Ein herzliches...