Stromproduktion aus erneuerbaren Energien im Fokus der 4. Viktor-Kaplan-Lecture

Utl.: Experten aus Forschung, Lehre und Praxis diskutieren, wie
Photovoltaik und Windkraft europaweit das Energiesystem
verändern =

Wien (OTS) - Wie Photovoltaik und Windkraft europaweit das
Energiesystem verändern, war Thema der 4. Viktor-Kaplan-Lecture von
Oesterreichs Energie in Zusammenarbeit mit der FH Technikum Wien.
Aktuell sind europaweit Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von
rund 128 Gigawatt (GW) sowie Photovoltaikanlagen mit etwa 80 GW
installiert. Der maximale Bedarf an Leistung (Spitzenlast) liegt in
den drei wesentlichen europäischen Verbundnetzen bei 500 GW. Schon
heute stellen Wind und Photovoltaik das Lastmanagement vor große
Herausforderungen. "Erneuerbare Energien deckten 2013 rund 22,1
Prozent des weltweiten Strombedarfs, Österreich nimmt mit 77 Prozent
eine Spitzenstellung ein", erklärte Barbara Schmidt,
Generalsekretärin von Oesterreichs Energie.

Der Trend Richtung Erneuerbare wird sich in den kommenden Jahrzehnten
fortsetzen. Die EU hat beschlossen, den Anteil der erneuerbaren
Energien am Bruttoendenergieverbrauch bis 2030 auf 27 Prozent zu
steigern. Weltweit wird laut Berechnungen der Internationalen
Energieagentur (IEA) bis 2040 ein Drittel des Elektrizitätsbedarfs
durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Damit ändert sich die
Struktur der Stromerzeugung massiv. Großkraftwerke verlieren an
Bedeutung, die Produktion in Kleinanlagen mit wenigen Kilowatt
Leistung, z. B. Photovoltaikanlagen, nimmt dem gegenüber zu. "Dadurch
werden vor allem die Verteilnetze, an denen die Ökostromanlagen
angeschlossen sind, erheblich größere Aufgaben wahrnehmen müssen als
heute", erklärte Schmidt. Die an günstigen Standorten installierte
Leistung übersteigt oft den regionalen Bedarf. Schmidt: "Wir brauchen
deshalb ein neues Verständnis für die Rollen und Verantwortlichkeiten
im Stromsystem, um die in Österreich in den kommenden Jahren zu
erwartenden 4000 MW an Windkraft und 1200 MW an Photovoltaik ohne
Gefahr für die Versorgungssicherheit in die Netze zu intergieren."
Diese Herausforderung können nur alle energiewirtschaftlich und
energiepolitisch Verantwortlichen gemeinsam bewältigen, fügte Schmidt
hinzu.

Unterschätzte Entwicklung

Laut Hubert Fechner, Studiengangsleiter der FH Technikum Wien, wurde
die Entwicklung der Windenergie und der Photovoltaik lange Zeit
unterschätzt. So vermeinte die damalige deutsche Umweltministerin und
heutige Bundeskanzlerin Angela Merkel im Jahr 1994, Sonne, Wasser und
Wind könnten "niemals mehr als vier Prozent zur deutschen
Stromversorgung beitragen." Die Internationale Energieagentur (IEA)
prognostizierte 2005, Solaranlagen würden bis 2050 nicht einmal zwei
Prozent der globalen Stromerzeugung ausmachen. Im Jahr 2009
korrigierte sie diesen Wert allein für Photovoltaikanlagen auf elf
Prozent, im Jahr 2014 auf 16 Prozent für Photovoltaik und weitere
mehr als elf Prozent für "Concentrated Solar Power"-Anlagen. In
diesen Anlagen wird durch Sonnenenergie Dampf erzeugt, der wie in
einem normalen thermischen Kraftwerk eine Turbine antreibt, die
ihrerseits mittels eines Generators Strom erzeugt. Schon heute sind
laut Fechner in Deutschland Wind- und Photovoltaik-Anlagen mit
jeweils mehr als 39 GW Leistung installiert, die benötigte Leistung
schwankt zwischen 40 und 80 GW.
Schon heute beeinflussen die erneuerbaren Energien laut Fechner die
Preise auf den Strommärkten erheblich und erhöhen die Anforderungen
an das Netzmanagement. Da die Kosten für Wind- und Solarenergie
weiter sinken werden, werden diese Technologien künftig die
Stromerzeugung dominieren. Dies stellt die Energiewirtschaft und ihre
Energieinfrastrukturen vor große Herausforderungen. Zu deren
Bewältigung sind geeignete politische sowie regulatorische
Rahmenbedingungen und neue technische sowie systemische Ansätze
nötig: "Photovoltaik und Wind benötigen eine massive Anpassung der
Versorgungsstrukturen und des Energiemarktes. Gefragt ist vor allem
Flexibilität, egal, ob diese nun durch Netze, Speicher,
erzeugungsseitige Maßnahmen oder Maßnahmen bei den Verbrauchern
(Demand Side Management) bereitgestellt wird."

Treiber der Energiewende

Andreas Dangl, der Vorstandsvorsitzende der WEB Windenergie AG
bezeichnete Windkraft und Photovoltaik als die "Treiber der
Energiewende", die wegen des Klimwandels unverzichtbar sind. Laut
Dangl werden schon bald neue Technologien zur dezentralen
Stromspeicherung weite Verbreitung finden, darunter
Lithium-Ionen-Speicher. Der finanzielle Aufwand für den Ausbau der
erneuerbaren Energien ist laut Dangl "angesichts des
volkswirschaftlichen und gesellschaftlichen Mehrwerts einer
ökologischen und dezentralen Energiewirtschaft" aber gerechtfertigt.
Dangl erklärte, rein technisch ließen sich Windkraftanlagen heute
fast überall errichten. Aufgrund der Dimensionen der Türme und
Rotoren mit Bauhöhen von rund 200 Metern würden diese jedoch immer
häufiger emotional abgelehnt. Umso wichtiger sind laut Dangl deshalb
Bürgerveranstaltungen, um allfällige Ängste zu nehmen. Ausdrücklich
bekannte sich Dangl zum Netzausbau, um die erneuerbaren Energien in
das System zur Stromversorgung zu integrieren. Die Politik müsse die
Rahmenbedingungen für den Umbau der Energieversorgung schaffen. Dazu
brauche sie vor allem "mehr Mut", forderte Dangl.

"Grünere" Strommärkte

Nach Auffassung von Eva Hauser, wissenschaftliche Mitarbeiterin am
Institut für ZukunftsEnergieSysteme, Saarbrücken, tragen Photovoltaik
und Windenergie dazu bei, dass die Strommärkte "grüner" und
heterogener werden. Der kurzfristige Handel, vor allem der
Intraday-Handel, gewinne an Bedeutung. Dem gegenüber nehme die Rolle
des langfristigen Handels (Terminhandel) offenbar tendenziell ab.
Gerade die Photovoltaik wird laut Hauser "mittelfristig einer der
wesentlichen Katalysatoren und Treiber des Wandels hin zu einem
regenerativ basierten Energiesystem" sein. Zu klären sind die Fragen
der Struktur des Energiesystems und seiner Regelungsinstanzen sowie
der Refinanzierungsmechanismen für die Energie-Infrastruktur.
Hauser sieht langfristige Rentabilitätsprobleme: Gerade
Photovoltaikanlagen produzierten Strom vor allem dann, wenn dieser
ohnehin im Überfluss zur Verfügung stehe, und könnten daher ihre
Vollkosten über den Markt nicht decken. Laut Hauser wird sich das
auch "für die nächsten 50 Jahre nicht ändern." Noch nicht geklärt
sei, ob Eigenverbrauch und Direktvermarktung dem entgegenwirken
können. Daher empfiehlt sich nach Ansicht Hausers eine Umgestaltung
des Marktdesigns. Die Wissenschaftlerin äußerte grundsätzliche
Zweifel, ob die Bezeichnung "Markt" für das System der
Energieversorgung überhaupt gerechtfertigt ist: "Offenbar
gewährleisten die derzeitigen Märkte weder die Refinanzierung von
Erzeugungsanlagen egal welcher Art noch die Netzstabilisierung."

Unverzichtbarer Netzausbau

Klaus Kaschnitz, Bereichsleiter Betrieb Austrian Power Grid (APG),
erläuterte, die installierte Windkraft- und Photovoltaikleistung
insbesondere in Deutschland, aber auch in Österreich, habe sich
binnen weniger Jahre vervielfacht: "Wind- und Sonnenstrom sind -
begünstigt durch die Förderregime in vielen Ländern Europas -
mittlerweile eine sehr relevante Größe im europäischen Strommix
geworden." Damit haben sich jedoch auch die Herausforderungen für das
Systemmanagement deutlich erhöht, nicht zuletzt, weil der Netzausbau
nicht mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien Schritt hält. Der
Netzentwicklungsplan der APG sieht für die kommenden zehn Jahre
Investitionen von insgesamt rund 1,4 Mrd. Euro vor. Dieses
"ambitionierte Programm" ist laut Kaschnitz "die dringend notwendige
Grundlage für eine nachhaltige und sinnvolle Integration erneuerbarer
Stromerzeugung - insbesondere aus Windkraft und Photovoltaik in
Österreich."
Aus der Sicht des Netzbetriebs bringt die Energiewende laut Kaschnitz
vor allem folgende Herausforderung mit sich: "Erzeugung und Verbrauch
driften geografisch und zeitlich auseinander." Sei der Stromaustausch
zwischen Österreich und Deutschland noch vor wenigen Jahren vom
Verbrauchsverhalten bestimmt worden, richte er sich heute nach der
Einspeisung von Ökostrom. Die Netzbetreiber müssten permanent
Vorschaurechnungen durchführen und die Netzbetriebsplanung
international koordinieren, um "rund um die Uhr rechtzeitig
Notmaßnahmen einleiten zu können." Am 2. Jänner 2015 wurden laut
Kaschnitz neue Import-Rekordwerte erreicht. Dies machte umfangreiche
Redispatch-Maßnahmen notwendig, um das Netz stabil zu halten. In
Österreich kamen dafür Kraftwerke mit rund 1700 Megawatt (MW)
Gesamtleistung zum Einsatz, was fast der Leistung sämtlicher großen
Wasserkraftwerke an der Donau entspricht. Binnen nur zweier Jahre,
von 2013 bis einschließlich heuer, werden sich die Redispatchkosten
laut Kaschnitz europaweit von weniger als 15 Mio. Euro auf über 45
Mio. mehr als verdreifachen. Dazu kommen zunehmende Schwierigkeiten,
Kraftwerke für Redispatch-Maßnahmen bereit zu halten. Immer mehr
solche Anlagen würden mangels Rentabilität vorübergehend eingemottet
oder völlig geschlossen. "Das verringert natürlich die Möglichkeiten
der Übertragungsnetzbetreiber, Notmaßnahmen zu setzen", erklärte
Kaschnitz.

Flexibilität steigern

Um das zeitliche Auseinanderdriften von Erzeugung und Verbrauch zu
bewältigen, gibt es ihm zufolge mehrere Möglichkeiten. Eine davon ist
die aktive Verbrauchssteuerung, deren Potenzial jedoch "zumindest
derzeit viel zu gering" ist. Auch könnten in zunehmendem Ausmaß
Ökostromanlagen abgeschaltet sowie Backup-Kraftwerke errichtet
werden, vor allem solche, die Erdgas als Brennstoff verwenden.
Möglich ist auch der "Ausbau von Speicherkapazitäten, etwa
Pumpspeichern".
Laut Kaschnitz bleibt der Ausbau der Übertragungs- und Verteilnetze
weiterhin das "Gebot der Stunde. Bis dieser in ausreichendem Maße
erfolgt ist, muss das Engpassmanagement intensiviert werden."
Überdies gelte es, die Verfügbarkeit der thermischen Kraftwerke zu
gewährleisten, die für die Netzabsicherung nötig sind. Auch das
Marktdesign sollte laut Kaschnitz überdacht werden. Darüber hinaus
empfiehlt sich die "Erschließung aller Erzeugungs- und
Verbrauchsstabilitäten".

Mit den Viktor-Kaplan-Lectures bieten Oesterreichs Energie und die FH
Technikum Wien eine Plattform zur offenen Diskussion über die
technische sowie organisatorische Bewältigung der Umgestaltung des
Energiesystems.

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