Neue Energiewelt

Netze im Mittelpunkt

Die Übertragungs- und Verteilnetze spielen eine zentrale Rolle für das Gelingen der Energiewende - zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit und als Marktplatz

Eine zentrale Rolle beim Umbau des Energiesystems spielen die Übertragungsnetze, „Unser Netz liegt zentral in Europa. Es ist der Marktplatz, auf dem der internationale Stromhandel stattfinden kann“, erläutert Gerhard Christiner, Vorstand der Austrian Power Grid (APG). Stark involviert ist die APG auch in die Gestaltung dieses Marktplatzes auf europäischer Ebene. Wenn die EU-Kommission die Weiterentwicklung des Marktes plant, tritt sie an die TSOs heran. Deren Aufgabe ist es, die neuen Vorgaben mit entsprechenden technischen und organisatorischen Maßnahmen umzusetzen.

Verantwortung der APG ist es auch, die Versorgungssicherheit unter allen Umständen zu gewährleisten. Dies bedeutet, die Erzeugung sowie den Verbrauch elektrischer Energie in jeder Sekunde im Gleichgewicht zu halten. Technisch gesehen, heißt dies, die Frequenz, mit der der Strom transportiert wird, bei 50 Hertz (Hz) zu stabilisieren. Abweichungen von diesem Wert sind lediglich in einem Band von +/- 0,2 Hz tolerierbar. Andernfalls sind Stromausfälle (Black-outs) zu befürchten, die große Teile Europas umfassen können. Maßgeblich für die Aufrechterhaltung der Netzstabilität sind die „Generation Adequacity“ und die „Transmission Adequacity“. Generation Adequacity bedeutet, dass jederzeit Kraftwerke mit ausreichender Leistung verfügbar sein müssen, um den Strombedarf zu decken. Mit Transmission Adequacity ist das Vorhandensein ausreichender Leitungskapazität gemeint, um die notwendigen sowie die gewünschten Stromtransporte abzuwickeln.

Christiner zufolge sind beide Kriterien zurzeit nicht erfüllt. Deutschland etwa hat sich entschlossen, bis Ende 2022 seine Atomkraftwerke stillzulegen, bis Ende 2038 sollen auch die Kohlekraftwerke vom Netz gehen. Ferner werden wegen des immer noch vergleichsweise niedrigen Preisniveaus im Stromgroßhandel in vielen Ländern Europas Gaskraftwerke außer Betrieb genommen: „Das heißt, wir verlieren sehr viel gesicherte Kapazität.“ Der aus Gründen des Klimaschutzes erfolgende massive Ausbau der erneuerbaren Energien löst dieses Problem nicht: Insbesondere Windparks und Solaranlagen können nicht jederzeit Strom erzeugen, sondern nur bei entsprechend günstigen Witterungsbedingungen. Die Transmission Adequacity wiederum ist nicht gegeben, weil die Verstärkung und Erweiterung der Stromnetze mit dem Ausbau der „Erneuerbaren“ sowie dem zunehmenden Stromhandel nicht Schritt hält. Immer häufiger treten daher Engpässe im Übertragungsnetz auf. „In Summe erfolgt der Umbau des europäischen Stromsystems weitgehend unkoordiniert. Es fehlt an einem ganzheitlichen Systemverständnis, das für die sichere Stromversorgung notwendig ist“, bedauerte Christiner.

 

Notmaßnahmen als Dauerzustand

Immer wieder müssen die TSOs in den regulären Netzbetrieb eingreifen und Kraftwerke kurzfristig zuschalten oder vom Netz nehmen, um kritische Situationen zu bewältigen. 2018 war dieser sogenannte „Redispatch“ in Österreich an nicht weniger als 301 Tagen erforderlich: „Das sind also keine Notmaßnahmen mehr, das ist ein Dauerzustand.“ Ein Dauerzustand, der mit erheblichen Kosten verbunden ist: Allein im Zeitraum Jänner bis einschließlich September 2019 belief sich der Aufwand auf 133 Millionen Euro, 2018 hatte er insgesamt rund 117 Millionen Euro betragen.

Um jederzeit auf Unausgeglichenheiten im Netz reagieren zu können, schloss die APG 2018 Verträge mit mehreren österreichischen Kraftwerksbetreibern. Sie stellen ihr - vorläufig bis einschließlich 2021 - jederzeit Anlagen mit 3.600 Megawatt Gesamtleistung zur Verfügung. Benötigt wird laut Christiner aber eine Lösung, mit der die Verfügbarkeit der Kraftwerke langfristig sichergestellt wird. Diese sollte im Rahmen des geplanten „Erneuerbare-Ausbau-Gesetzes“ (EAG) geschaffen werden.

Dringend notwendig ist auch die Verstärkung und Erweiterung der Übertragungsnetze. In Österreich bedeutet das vor allem, die Lücken im sogenannten 380-kV-Sicherheitsring im Osten des Bundesgebietes zu schließen. Das derzeit wichtigste diesbezügliche Projekt ist die im Gang befindliche Fertigstellung der „Salzburgleitung“ zwischen den Netzknoten Tauern unweit des Pumpspeicherkraftwerks Kaprun und St. Peter nahe der österreichisch-deutschen Grenze.  In ihrem Netzentwicklungsplan für den Zeitraum 2020 bis 2029 sieht die APG den Bau neuer Leitungen mit 230 Kilometern Trassenlänge sowie den Ersatzneubau und die Verstärkung von Leitungen mit 400 Kilometern Trassenlänge vor. Überdies sind 30 neue Transformatoren geplant. Das gesamte Investitionsvolumen zur Umsetzung des Plan beziffert Christiner mit etwa 2,9 Milliarden Euro.

Verteilernetze unter Spannung

Auch die Verteilnetzbetreiber (DSOs) stellt die Energiewende vor erhebliche Herausforderungen, Franz Strempfl, Geschäftsführer der Energienetze Steiermark und Spartensprecher Netze von Oesterreichs Energie. Bekanntlich ist vorgesehen, den jährlichen Strombedarf Österreichs ab 2030 bilanziell zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien zu decken. Dazu müssen neue Wasserkraftwerke mit rund sechs bis acht Milliarden Kilowattstunden (Terawattstunden, TWh) an Stromerzeugung errichtet werden, ebenso wie neue Windparks und Photovoltaikanlagen mit jeweils elf bis 13 TWh. Was das allein hinsichtlich der Wasserkraft heißt, schilderte Strempfl am Beispiel des im September 2019 eröffneten Murkraftwerks in Graz: „Dieses hat eine Jahreserzeugung von etwa 80 Millionen Kilowattstunden (Gigawattstunden, GWh). Man würde also 100 solche Anlagen brauchen, um den für die Energiewende erforderlichen Ausbau der Wasserkraft zu bewerkstelligen.“

Massiv ausgebaut wird in der Steiermark die Photovoltaik (PV). Im Jahr 2017 waren Anlagen mit einer Gesamterzeugung von rund 118 GWh installiert. Bis 2030 sollte sich dieser Wert auf 1.182 GWh verzehnfachen, wobei die Produktionsschwerpunkte im Großraum Graz sowie in der Südoststeiermark liegen. Überdies wurden in der „grünen Mark“ bisher Windparks mit rund 226 Megawatt (MW) Gesamtleistung errichtet. Bis 2030 könnten weitere Windräder mit insgesamt 600 MW hinzukommen.

Die Herausforderung ist laut Strempfl: Erfolgt der Ausbau der „Erneuerbaren“ wie vorgesehen, ist für die Sommermonate mit zeitweiligen massiven Überdeckungen des Strombedarfs zu rechnen. In den Wintermonaten dagegen könnte es zu ebenso dramatischen Unterdeckungen kommen. Allein über das Übertragungsnetz der APG kann dies nicht ausgeglichen werden. Es gilt daher, einerseits das Verteilnetz in der Steiermark selbst zu verstärken und andererseits Technologien zur Sektorkopplung zu nutzen. Gemeint ist damit: Mit Strom aus erneuerbaren Energien könnte Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt werden - ein Verfahren, das als „Power-to-Gas“ (P2G) bezeichnet wird. Der Wasserstoff ließe sich als Speichermedium auch über mehrere Monate hinweg nutzen. Auch die Nutzung von Strom im Verkehrssektor - Stichwort Elektromobilität - und im Raumwärmebereich könnten sich als hilfreich für die Stabilhaltung des Elektrizitätssystems erweisen.

 

Grundlegender Wandel

Klar ist laut Strempfl, dass sich die Struktur der Stromversorgung grundlegend wandeln, ja buchstäblich „auf den Kopf stellen“, wird. Wurden in der Vergangenheit die Kunden mittels leistungsstarker Großkraftwerke versorgt, von denen sie über die Übertragungs- und Verteilnetze elektrische Energie bezogen, so gilt dies bereits heute und noch mehr in Zukunft in dieser Ausschließlichkeit nicht mehr. In zunehmendem Maß wird Strom dezentral erzeugt, gespeichert und verbraucht. Der Ausgleich über die unterschiedlichen Netzebenen hinweg erfolgt nur mehr, wenn keine andere Möglichkeit mehr besteht. Anders als in der Vergangenheit müssen somit auch die DSOs Redispatch-Maßnahmen setzen, allerdings auf lokaler bzw. regionaler Ebene. Letzten Endes wird sich die künftige Rolle der DSOs erheblich von der heutigen unterscheiden, resümierte Strempfl: Sie werden von Verteilnetzbetreibern zu umfassend ausgerichteten Managern des Energiemarktes („Market Facilitators“), die das Gelingen der Energiewende möglich machen.