Die Energiewende in Deutschland steht vor einer gewaltigen Herausforderung. Mit dem zunehmenden Einsatz von Erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie und dem steigenden Stromverbrauch durch Wärmepumpen und Elektromobilität wird die Belastung der Stromnetze immer größer. Experten schätzen, dass Investitionen von über 100 Milliarden Euro bis 2045 erforderlich sein werden, um die Verteilernetze auf den neuesten Stand zu bringen. Dieser Beitrag beleuchtet die Herausforderungen und möglichen Lösungsansätze, um die Stabilität der Stromversorgung in Deutschland zu gewährleisten.
Zunehmende Last und Erzeugungsanlagen
Wachsende Anforderungen
Die Last auf die Verteilnetze wird in den kommenden Jahren erheblich steigen. Dies ist vor allem auf den Einsatz von Wärmepumpen und Elektroautos zurückzuführen. Gleichzeitig werden immer mehr Erzeugungsanlagen wie private und gewerbliche Photovoltaikanlagen sowie Windparks installiert. Laut Agora Energiewende, wird die Last in den nächsten Jahren um bis zu 50% zunehmen.
Schwankungen und Wetterabhängigkeit
Bis 2045 könnten Schwankungen bei der Einspeisung Erneuerbarer Energien ins Stromnetz von bis zu 200 Gigawatt auftreten. Solche Änderungen können sich auch auf den Stromverbrauch auswirken, da beispielsweise mehr geheizt wird. Die Wetterabhängigkeit von Wind- und Solarenergie erfordert flexible Lösungen, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
⇒ Exkurs: Übertragungsnetze und Verteilnetze
Übertragungsnetze
Das Übertragungsnetz leitet große Strommengen über weite Entfernungen. In Deutschland sind die Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW für die Stabilität verantwortlich. Diese Netze sind entscheidend für den Transport von Strom von den Erzeugungsanlagen zu den regionalen Verteilernetzen.
Verteilnetze
Die Verteilnetze verteilen den Strom über die Hochspannungsebene, die Mittelspannungsebene und die Niederspannungsebene. Die Endverbraucher werden über die niedrigste Spannungsebene versorgt. Diese Netze sind entscheidend für die lokale Versorgung von Haushalten und kleineren Gewerben.
Lösungsansätze
Flexible Stromtarife und Netzentgelte
Flexible Stromtarife und Netzentgelte könnten die Verteilnetze entlasten. Durch günstigere Tarife zu bestimmten Zeiten könnten Verbraucher ihren Strombedarf besser verteilen. Digitale Technologien wie smarte Stromzähler und Ladegeräte könnten dabei eine entscheidende Rolle spielen. Beispiele wie das Smart Grid Projekt in Aachen zeigen, wie solche Technologien in der Praxis umgesetzt werden können.
Intelligente Netze
“Intelligente Netze sind eine zwingende Voraussetzung für eine dekarbonisierte Energiewelt.
Sie ermöglichen eine bessere Integration von Erneuerbaren Energien und dezentralen Verbrauchern ins Energienetz, sowie eine effizientere Umsetzung der Energiewende.”
Harald M. Depta | Experte
Drosselungen und Gesetzesreformen
Die Bundesnetzagentur arbeitet an einer Reform des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG), um die Stabilität der Verteilnetze zu gewährleisten. Drosselungen sollen als letztes Mittel eingesetzt werden. Diese Maßnahme ist kontrovers, aber laut Bundesnetzagentur notwendig, um die Netzstabilität zu sichern.
Stromspeicher als Netz-Puffer
Um Überschussstrom zu speichern, wird derzeit der größte Batteriespeicher Europas in Bayern geplant. Der Speicher in Förderstedt soll nach seiner Fertigstellung im Jahr 2025 rund 600 Megawattstunden Strom speichern können. Dies wäre ausreichend, um 31.250 Haushalte für 24 Stunden mit Strom zu versorgen. Neben Batteriespeichern wird auch an anderen Wegen geforscht, um Strom besser zu speichern, etwa durch Elektrolyse-Geräte, die überschüssigen Strom in Wasserstoff umwandeln. Projekte wie Hydrogen Europe arbeiten an der Umsetzung dieser Technologie.
PV-Anlagen nicht auf die maximale Leistung ausrichten
Eine weitere Möglichkeit, die Stromnetze zu entlasten, besteht in der Planung neuer Photovoltaikanlagen. Die Ausrichtung der Solarmodule kann die Stromproduktion über den Tag strecken. Beispielsweise könnte die Ausrichtung nach Ost und West anstelle von Süden die Produktion besser verteilen. Auch die Optimierung der PV-Module für die Sonneneinfallswinkel im Winter könnte sinnvoll sein. Experten wie Fraunhofer ISE haben dazu umfangreiche Forschungen durchgeführt.
⇒ Exkurs: Die Situation in Bayern
Bayern ist ein Bundesland mit der meisten installierten PV-Leistung. Aktuell sind dort mehr als 19 Gigawatt (GW) Photovoltaikanlagenleistung an die Stromnetze angeschlossen. Bis 2040 sollen es über 80 GW PV-Leistung sein. Zu Spitzenlastzeiten werden laut dem Verband der Bayerischen Energie- und Wasserwirtschaft nur rund 13 GW benötigt. Dies führt zu Herausforderungen bei der Integration von Solarstrom in das Netz.
Schlussfolgerung
Die Energiewende in Deutschland steht vor einer komplexen Herausforderung. Die zunehmende Last durch Wärmepumpen und Elektromobilität sowie die wachsende Einspeisung von Erneuerbaren Energien erfordern umfassende Investitionen und innovative Lösungen. Flexible Stromtarife, intelligente Netze, Drosselungen, Stromspeicher und eine durchdachte Planung von Photovoltaikanlagen sind einige der Ansätze, die zur Stabilisierung der Stromnetze beitragen können.
Die Zusammenarbeit von Bundesnetzagentur, Energieversorgern, Forschungseinrichtungen und Industrie wird entscheidend sein, um die Energiewende erfolgreich umzusetzen. Die Beispiele und Forschungen, die in diesem Beitrag hervorgehoben wurden, zeigen, dass es machbar ist, aber auch, dass noch viel Arbeit vor uns liegt.
Die Energiewende ist nicht nur eine technische Herausforderung, sondern auch eine gesellschaftliche. Die Akzeptanz und das Verständnis für die Notwendigkeit von Veränderungen sind entscheidend für den Erfolg. Die Bemühungen müssen daher transparent und inklusiv sein, um alle Beteiligten auf dem Weg zu einer nachhaltigen und dekarbonisierten Energiezukunft mitzunehmen. In meinen Seminaren und Workshops erlebe ich sehr viel Unsicherheit im Themenfeld. Die Herausforderungen sind vielen bekannt, aber Lösungsvorschläge gibt es kaum.
