Energiewende: Das Stromnetz braucht einen Neustart
Zahnarztviertel nennt man in der Elektrobranche scherzhaft die Wohngebiete, in denen die gut betuchten Anwohner eine Solaranlage auf dem Dach des Eigenheims installiert haben und abends ihre Elektroautos laden. Was im Sinne der Energiewende eigentlich vorbildlich ist, bereitet den Versorgungsunternehmen Kopfzerbrechen. Denn dort ist der Strombedarf nur schwer zu steuern.
Seit Beginn der Industrialisierung war die Stromerzeugung und Verteilung an die Nutzer sehr übersichtlich strukturiert: Dort, wo viel Strom gebraucht wurde, baute man Kraftwerke und von dort wurde der Strom an die umliegenden Industrie- und Gewerbebetriebe sowie die Endverbraucher in den Wohnsiedlungen verteilt.
Mit der Energiewende ändert sich das gesamte System. Strom aus erneuerbaren Energiequellen wird häufig an Orten weit weg von großen Verbrauchszentren wie Industriebetrieben erzeugt. Stromerzeuger und Stromverbraucher sind dezentral: An Privathäusern sind PV-Anlagen installiert, Blockheizanlagen in Mehrfamilienhäusern geben ihren Überschussstrom ins Netz und überall im Land verteilt haben Tausende Windkraftanlagen oder große Photovoltaikfelder die Funktion der Großkraftwerke übernommen.
Das gesamte Energiesystem umbauen
"Dafür muss das gesamte Energiesystem um- und ausgebaut werden", sagt Joachim Kabs vom VDE, dem Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik. Er hat als Vorsitzender des Forums Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) 300 Experten zur Tagung Netz.con(öffnet im neuen Fenster) nach Essen auf das Gelände der ehemaligen Kokerei Zollverein eingeladen. Ziel des Treffens: den Netzumbau durch Vernetzung von Herstellern, Netzbetreibern, Versorgungsbetrieben, Behörden und wissenschaftlichen Einrichtungen schneller voranzubringen. Bei den Fachforen, Paneltalks und sozialen Treffpunkten werden zahlreiche innovative Ideen diskutiert.
Eine solche Idee kommt aus Köln. Das Verteilnetz für den Strom mit Hochspannungsleitungen von 110 Kilovolt innerhalb der Stadt ist 330 Kilometer lang, davon 10 Prozent als Freileitungen an Hochspannungsmasten. Viele Kabelkilometer der Millionenstadt führen mitten durch dicht bebaute Wohn- und Gewerbegebiete.
Köln erneuert seine Leitungen
Drei Kraftwerke speisen ihren Strom ein und an 43 Umspannwerken wird der Strom auf die in Gewerbe, Büros oder Haushalten üblichen Spannungen umgewandelt. Hier die Leitungen auf einen modernen Standard zu bringen, sei eine große Herausforderung, erklärt Judith Schramm von der rheinischen Netzgesellschaft im Fachforum Innovative Kabeltechnologien für Städte.
Ihre Aufgabe ist es, in bestehenden und überwiegend sehr engen Leitungsschächten neue leistungsfähige Kabel einzubauen und dabei so wenig offene Gräben für Kabelschächte wie möglich aufzubuddeln.
Zum Einsatz kommen dort künftig innovative Kunststoffkabel, die zusammen mit der Fachhochschule Südwestfalen entwickelt wurden. Die Kabel sollen, wo immer möglich, mit einem Bohrverfahren durch den Boden geschoben werden. Bis 2024 soll das System in zwei vier Kilometer langen Probestrecken aufgebaut werden.
Denn der Druck, das Ausbauziel der Energiewende zu erreichen, ist durch die derzeitige Energiekrise noch größer geworden.
Was das Stromnetz der Zukunft können muss
Das Stromnetz der Zukunft muss Millionen dezentrale Erzeugungsanlagen aufnehmen, den gleichzeitigen Strombedarf aus Wärmepumpen, E-Autos oder Batteriespeichern ausgleichen und dabei eine zuverlässige und sicherere Versorgung garantieren. Durch die Gewinnung von erneuerbaren Energien schwanken zudem Bedarf und Produktion sehr dynamisch und diese Lasten müssen im Netz durch Flexibilisierung effizient integriert werden.
Erst durch ein modernisiertes Stromnetz werden Energie-, Mobilitäts- und Wärmewende überhaupt möglich, doch die Anforderungen werden sich stark wandeln. Zum Beispiel werden Gleichstromleitungen für den Transport des Stroms über weite Strecken eine größere Rolle spielen. So geht München künftig ganz neue Wege.
München verbindet Kraftwerke mit Superleitern
Dort gibt es drei Einspeisepunkte aus Kraftwerken. Soll eine Anlage die Leistung einer anderen übernehmen, muss der Strom übers bestehende Übertragungsnetz verteilt werden, das dadurch zusätzlich belastet wird. Robert Prinz von den Stadtwerken München stellte bei der Netz.con die innovative Lösung des Versorgers vor: Geplant ist eine direkte Verbindung zwischen zweien der Kraftwerke mit surpraleitenden Kabeln unter dem Namen Vision Superlink(öffnet im neuen Fenster).
Dafür wurde mit Industriepartnern und Forschungsgeldern des Bundeswirtschaftsministeriums eigens ein mehrschichtiges Kabel mit einer Flüssigkeitskühlung und einem integrierten Kupferleiter für die Kurzschlussfestigkeit und einer Abschirmung zur Reduzierung von Abstrahlungen entwickelt.
Die Technik nennt sich HTS, das steht für Hochtemperatur-Supraleiter, der aber ganz und gar nicht warm ist. Die Kabel werden dafür aktiv auf etwa minus 200 Grad Celsius gekühlt. Die Ergebnisse aus Simulationen(öffnet im neuen Fenster) sind bislang sehr ermutigend: Das Übertragungsnetz könnte je nach Szenario um gut 40 Prozent entlastet werden und die Kosten sowie der CO2-Ausstoss würden gegenüber einem herkömmlichen Netzausbau beträchtlich sinken. Schon im Jahr 2023 ist ein sechsmonatiger Testlauf mit einem 150 Meter langen Supraleiter geplant.
Einig sind sich die Stromnetzexperten darin, dass man die Digitalisierung viel stärker nutzen müsse, um das Stromnetz zu überwachen und zu steuern. Zentraler Pfeiler seien die Neugestaltung von Paragraf 14a Energiewirtschaftsgesetz(öffnet im neuen Fenster) (EnWG) zur Steuerung von Verbrauchseinrichtungen wie Wallboxen und Wärmepumpen und die Maßnahmen zur Beschleunigung des Rollouts intelligenter Messsysteme.
Ampelphasenkonzept für die Erneuerung
Im Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE wurde dazu ein Ampelphasen-Konzept erarbeitet(öffnet im neuen Fenster), das in Essen diskutiert wurde. "Netzbetreiber sollen in der gelben Phase gemeinsam mit anderen Marktteilnehmern vorbeugende Maßnahmen ergreifen, um einen drohenden kritischen Netzzustand zu vermeiden. In der roten Phase sollen Netzbetreiber steuernd eingreifen, um die Systemstabilität abzusichern", sagt Joachim Kabs vom FNN.
Gleichzeitig warnt Dirk Häger vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) die Teilnehmer der Netz.con vor den Gefahren durch Cyberangriffe auf die IT von Unternehmen und Forschungseinrichtungen der Energiewirtschaft: "Sie machen alles richtig und trotzdem sind sie verwundbar."
Auch bei permanenter Überwachung der gesamten IT-Infrastruktur könnten Angriffe nicht ausgeschlossen werden. Die Häufigkeit von Softwareaktualisierungen oder Patches sei kaum noch zu bewältigen, meint der BSI-Experte: "Wie behalten Sie den Überblick? Gar nicht."
- Anzeige Hier geht es zu Erneuerbare Energien und Klimaschutz bei Amazon Wenn Sie auf diesen Link klicken und darüber einkaufen, erhält Golem eine kleine Provision. Dies ändert nichts am Preis der Artikel.