In zwei von fünf betrachteten Verteilnetzen würde eine effiziente Nutzung der Dachflächen dazu führen, dass die Hälfte der Solarstromerzeugung abgeregelt werden müsste. Zu diesem Schluss kommt Ricardo Reibsch in seiner Doktorarbeit im Rahmen des Graduiertenkolleg der Reiner Lemoine Stiftung, für die er drei ländliche und zwei suburbane Netztypen betrachtet.
Um zu diesem Ergebnis zu kommen, hat Reibsch aus einer Sammlung von idealtypischen synthetischen Verteilnetzen, die zur Untersuchung bestimmter Netztypen entwickelt wurden, fünf interessante Fälle herausgepickt. Diese synthetischen Beispiele enthalten unter anderem Angaben zur jeweiligen Siedlungsdichte, Ausdehnung und Auslegung der Ortsnetztrafos. Auf dieser Basis simulierte der Wissenschaftler eine Situation, die der eines modellhaften erneuerbaren Energiesystems in der Zukunft entsprechen könnte: eine Wärmepumpe für fast jedes Haus, ein Elektroauto pro Haus, die Dächer entsprechend ihrer statistischen Ausrichtung ganz mit Photovoltaik belegt. Beim Netz wurde der derzeitige Ausbauszustand beibehalten.
Daraufhin simulierte Reibsch die Spannungsverhältnisse im Verteilnetz sowie die Auslastung der Ortsnetztrafos und Leitungen in einminütiger Zeitauflösung für vier Beispielwochen, die bezüglich charakteristischer Parameter ungefähr repräsentativ für ein Jahr sein können. In der Sommerwoche produzierten in dieser Simulation die Photovoltaikanlagen Netz „Ländlich 2“ beispielsweise sechsmal so viel Energie wie dort verbraucht wurde. Dort mussten deshalb über 60 Prozent der Energie abgeregelt werden. Selbst in der Winterwoche konnten – wegen der Ungleichzeitigkeit von Produktion und Verbrauch – 20 Prozent der Solarenergie nicht genutzt werden, obwohl insgesamt viermal mehr Energie verbraucht als erzeugt wurde. In den anderen Netzen ist das Ergebnis nicht ganz so dramatisch (siehe Grafik). Das liegt daran, dass im Netz „Ländlich 1“ deutlich weniger Häuser stehen und in suburbanen Netzen die Ortsnetztrafos für höhere Leistungen ausgelegt sind.
Welche Lösungen gibt es, um mehr Photovoltaik-Strom nutzen zu können?
Wenn man die steuerbaren Verbraucher gezielter einsetzt, reduziert das die Abregelung über das gesamte Jahr um fünf Prozentpunkte. Erwartungsgemäß tragen Speicher weiter dazu bei, die Abregelung zu verringern, wenn man sie netzdienlich nutzt. Legt man sie mit 0,75 Kilowattstunden pro Kilowattpeak installierter Photovoltaik-Leistung aus, sinkt die Abregelung im Netz „Ländlich 2“ von 54 auf rund 40 Prozent der erzeugten Energie.
Wie ist das Ergebnis zu interpretieren?
Die Studie untersucht einen Fall, der so vermutlich nicht eintreten wird. Dachflächen werden kaum allesamt zu 100 Prozent genutzt werden und Netze werden ausgebaut.
Man sieht an den Beispielen jedoch, dass Flexibilität und Batteriespeicher einen signifikanten Einfluss haben, wenn es darum geht, Photovoltaik-Strom aus den Wohnvierteln über die Ortsnetztrafos in das vorgelagerte Mittelspannungsnetz zu transportieren. Außerdem sieht man, dass im Wesentlichen die Einspeisung abgeregelt werden muss, nicht die Last. Zwar nimmt Reibsch für das Erneuerbaren-Szenario auch an, dass die Gebäude saniert und sehr gut isoliert sind, so dass die Wärmepumpen vergleichsweise klein dimensioniert sind. Allerdings legt die Studie trotzdem nahe, dass der Netzausbau nicht auf die Photovoltaik-Erzeugungsspitzen der Sommerwochen ausgelegt werden muss. Am Ende muss ein Mix an Maßnahmen, zu denen auch teilweise Abregelung gehört, zu einem effizienten Energiesystem beitragen.
Haushalte könnten im Übrigen auch wirtschaftlich davon profitieren, dass sie netzdienliche Flexibilität bereitstellen, so Reibsch. Allerdings müssten dafür der regulatorische Rahmen angepasst und mit einer “Digitalisierungsoffensive in den Verteilnetzen“ die technischen Voraussetzungen geschaffen werden.
Das Impulspapier der Reiner Lemoine Stiftung mit mehr Details können Sie hier herunterladen, die Doktorarbeit finden Sie unter diesem Link.
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Rechnung ohne die Konsumenten
Diese Studie ist das Papier nicht wert, auf dem sie gedruckt wurde. Man muss sich das mal genau überlegen: heute scheint die Sonne, also lass ich das Auto stehen, werfe die Waschmaschine an und heize.
Meinen die Autoren das wirklich ernst? Wurden denn diejenigen, die das ausführen sollen, jemals befragt?
Das kann über den Preis erreicht werden. Ich mache das bereits so. Das Auto wird möglichst zu den niedrigen Preisen von Tibber geladen. Mal etwas die Phantasie arbeiten lassen und nicht immer nur meckern. Das funktioniert übrigens nur wenn man sich nicht von der Bildzeitung etc verarschen lässt sondern selber denkt.
@
Sonnenschein
„Das kann über den Preis erreicht werden. Ich mache das bereits so. Das Auto wird möglichst zu den niedrigen Preisen von Tibber geladen. Mal etwas die Phantasie arbeiten lassen und nicht immer nur meckern. Das funktioniert übrigens nur wenn man sich nicht von der Bildzeitung etc verarschen lässt sondern selber denkt.“
Ach Sonnenscheinchen…
Du hast keine PV Anlage?
Tibber und PV ist nämlich komplett kontraproduktiv.
Aber das kommt davon, wenn (Mann) man nur BILD ließt 🥳
An welcher Stelle in der Studie steht, dass man bei Sonnenschein das Auto stehen lassen, die Waschmaschine anwerfen oder heizen soll?
Anscheinend haben sie sich nicht die Mühe gemacht diese Studie zu lesen. Sonst wüssten Sie wie unqualifiziert Ihre Bemerkung ist.
@Radlcaesar: Vermutlich nicht. Warum auch, es ist das Marketingspeech der fossilen Energiekonzerne und deren Netzbetreiber.
Es gibt keine Engpäße in der Niederspannung und schon gar nicht bei der dezentralen PV. Dem ONT ist es egal ob der Strom zum Verbraucher oder in das übergeordnete Netz (und damit ggfs. in die Innenstadt -> wenig PV) fließt.
Und im ländlichen Raum wird die Elektrifizierung der Landwirtschaft ins Rollen kommen. Vielleicht nicht sofort beim 260 PS Trecker, aber darunter gibt es viele, viele Möglichkeiten. Hier fallen große landwirtschaftliche Dächer bald aus der Förderung und die Forderung nach billigem Agro-Diesel ist so etwas von Retro.
Bei den landwirtschaftlichen Maschinen könnte sogar das Akku-Wechselkonzept realistisch
werden.
Es gibt so viele Stellschrauben PV in die Substitution der fossilen Verbraucher zu bringen und da arbeiten sich so viele schlaue Köpfe an den sogenannten Smart Metern für Kleinstanlagen und dyn/flex Tarifen ab.
Wir müssen wieder den Takt vorgeben und nicht über die „Sorgen“ der fossilen Konzerne sprechen.
Schon vergessen: Vor 25 Jahren durften angeblich nur 4% EE in das Stromnetz, andernfalls drohte der Blackout.
Ein sehr komplexes Thema und leider es wird mit der Unwissenheit und simplen Naivität gerne, viel zu gerne, gespielt. Angst jagen, scheint eine der besten Formen der Gestaltung des Bewusstseins der Gesellschaft zu sein. Deswegen überall die erwähnten ‚Engpässe‘, Blackouts etc. Leider sind wir als Verbraucher oder die kleinen PV-Stromproduzenten ziemlich machtlos gegenüber den Mächtigen, ob die grossen Energieversorger oder Netzbetreiber, die werden nicht so einfach, geschweige gerne, den Zugang zu allen möglichen Steuerknöpfen zulassen. Lieber Engpässe verteilen, da Angst und Blackouts durch die Mehrheit viel einfacher als der Unterschied zwischen kW und kWh verstanden werden.
Zur Zeit sehe ich die einzige Chance, den gewaltigen Überschuß der Energie während der Sommermonaten (hier rede ich nur über PV Energie, die sich tatsächlich fast überall erzeugen lässt) in die kalten, dunklen Monate die uns demnächst erwarten, zu übertragen, als Wärme zu speichern. Da kann man tatsächlich für kleinen Verbraucher (Einfamilienhäuser oder einige) mehrere MWh zwischen April und September zu noch bezahlbaren kosten speichern. Und das allerwichtigste, unabhängig vom Netz. Alles andere ist zur Zeit völlig unrealistisch, vor allem die großgeschriebenen Batterien, die mit einigen kWh Kapazität nur den Laien den Eindruck übermitteln dürfen, für die Dunkelflaute gut bewaffnet zu sein.
Wie kommen Sie darauf, dass mit dieser Studie die Interessen von „fossilen Energiekonzerne und deren Netzbetreiber“ bedient werden?
Natürlich muss das Energiesystem fit gemacht werden für 100% EE. Und dazu gehören auch die Stromnetze. Stromnetze sind in einer Energiewelt geplant und gebaut worden, in der das Energiesystem von zentralen fossilen Kraftwerken dominiert war. Wenn wir jetzt auf dezentrale EE umstellen, dann liegt es doch nur Nahe, dass auch die dazugehörige Energieinfrastruktur umgebaut werden muss. Und natürlich würde es Engpässe geben, wenn nicht jetzt schon EE Anlage abgeregelt werden. Suchen Sie bitte mal im Internet nach „Redispatch“ und deren Kosten. Davor kann man doch nicht die Augen verschließen.
In meinen Augen schaut sich die Studie ein 100% EE System an und analysiert, welche Herausforderungen dabei für Stromnetze entstehen. Und die Schlussfolgerung ist, dass wir etwas an den Netzen machen müssen, damit wir eben gerade mehr EE in die Netze bekommen. Und die Studie geht sogar noch weiter: Es ist weniger Netzausbau notwendig (weniger Macht der Netzbetreiber), wenn mehr haushaltsnahe Flexibilität (mehr Macht bei Konsument:innen) genutzt wird. Das ist alles andere als eine fossile Logik. Bitte erst lesen und verstehen und dann kommentieren.
Schon mal ganz interessant. Wobei, soweit ich das verstehe, die einzelnen Verteilnetze als geschlossene Systeme betrachtet wurden. Wenn das gesamte deutsche Stromnetz zusammen mit den Auslandsverbindungen betrachtet wird, sollten sich größere Mengen der Überschüsse sinnvoll wegbringen lassen – an andere Verbraucher, andere Speicher und ins Ausland. Auch wenn es nur 40% Abregelung im Netztyp ländlich 2 sind, ist das kaum vermittelbar. Auf die einzelne kWh umgerechnet bedeutet es immer noch eine Kostenerhöhung von 70%. Und jede zusätzlich dazu gebaute Anlage wird noch teurer, weil ein noch höherer Anteil abzuregeln wäre.
Und Windkraftstrom wird in den betrachteten Verteilnetzen überhaupt nicht produziert und verbraucht?
Für eine Doktorarbeit „magna cum laude“ sollte es doch drin sein, das gesamte deutsche Stromsystem zu modellieren, und dann mit realen Wetterdaten an jedem Tag über mehrere Jahre zu füttern.
Im Augenblick scheint mir auch eine ganz andere Fragestellung auf den Fingern zu brennen: Was ist teurer: Die Füllung von Erzeugungslücken mit schwach ausgelasteten fossilen Kraftwerken, oder der Betrieb von Speichern?
In der Studie wurden Niederspannungsnetze untersucht. In der Niederspannung gibt es keine Windkraftanlagen (abgesehen von wenigen Klein-WKA-Anlagen). Deshalb tauchen die wohl nicht auf.
Und da liegt auch das Problem mit der Simulation. 10.000de Niederspannungsnetze für ganz Deutschland über mehrere Jahre zu simulieren mit Lastflussberechnung, dafür braucht es schon ein großes Rechenzentrum. Und ist auch nicht zielführend, wenn es bei der Studie um die lokale Ebene geht. Aber natürlich wäre interessant, was das für gesamt Deutschland bedeutet.
Soweit ich das sehe wurden reale Wetterdaten verwendet – ist in der Doktorarbeit ausführlich beschrieben.
Man kann die Netze in Deutschland höher belasten
Der Sicherheitsfaktor ist grosszügig ausgelegt und auf den Wirkungsgrad optimiert
30% mehr ist kein Problem
3 Änderungen -wie bereits schon mal erwähnt- würden
mit minimalem Aufwand relativ viel bringen:
1. In der Zeit maximaler Sonne fast keine Arbeitspausen
2. Die PV`s insofern „selbstregelnd“ bis „selbst-abschaltend machen,
indem die Netzspannung (220 V +-10%) in DE
ein Schaltglied aktiviert, welches -je nach NetzSpannung
die PV-Einspeisung „nach draussen“ voll freigibt/herunter-regelt/abschaltet
3. Statt nur in die Fläche gehen
Masten von Windkraft (und andere Masten usw) mit PV versehen
weil etwa senkrecht stehendes PV gegen Mittag weniger / bei Schwachlicht morgens/abends aber mehr bringt
Alles Gute – und Glück auf !
Wolfgang Gerlach
Die Verantwortlichen setzen sich mit dem Thema einfach nicht auseinander..
Eine einfache Lösung wäre die Einspeisevergütung in den Morgenstunden für Privathaushalte zu erhöhen. Denn was ist jetzt der Stand, in den Morgenstunden wird als erstes der PV Stromspeicher aufgeladen zum Mittag ist er dann voll und zu der Zeit, zu der eh schon viel erneuerbare Energie zur Verfügung steht, speisen dann die Privathaushalte massiv ein. Wenn zur Mittagszeit die Haushalte nun aber ihre Speicher aufladen würden, könnte man die Kurve des Eingespeisten Stroms abflachen.
Umbaukosten wären exakt bei 0€, nur die Verantwortlichen sehen es nicht.
Noch ein guter Tipp, Mathias !
Super !
Wolfgang
Abgeschaltete PV-Anlagen beschleunigen die Klimaerwärmung:
Wenn wir immer mehr PV-Anlagen bauen, werden wir die Anlagen häufiger, wegen Stromüberangebot oder negativen Strompreisen abschalten müssen. Laut Agora Denkfabrik werden wir im Jahr 2030 an 100 Tagen für je ca. 6 Stunden ein Stromüberangebot von 50 GW haben.
Viele wissen leider nicht, dass abgeschaltete PV-Anlagen das Klima erwärmen, da sie 95% des Lichts absorbieren und in Wärme umwandeln ohne Strom zu erzeugen.
Zum Vergleich, eine grüne Wiese reflektiert 25% des Sonnenlichts.
Für 50 GWp wird eine Fläche von ca. 50 000 Hektar PV-Freifläche benötigt.
Abgeschaltet wird meist bei höchster Solarstrahlung (1000 W/m²). Somit führt dies zu einem zusätzlichen Energieeintrag von 60 TWh/a in die Atmosphäre (200 W/m²*600h*5*10E8 m²), dies entspricht dem Heizwert von 6 Mrd. Liter Diesel.
Wir müssen deshalb schnellstens aufhören, diese Klimaschädigung auch noch mit Steuergeldern zu fördern. Aus meiner Sicht sollten wir die Richtlinien für Einspeisung wie folgt ändern:
Für neue Anlagen sollte es bei Stromüberangebot keine Einspeisevergütung mehr geben, bei negativen Strompreisen sollte es sogar Strafe bei Einspeisung geben.
Dies könnte zu Ertragseinbußen bei den Betreibern von bis zu 30 % führen und den PV-Ausbau verlangsamen.
Folgende Alternativen sind denkbar:
1) Eine Mindestspeichergröße für PV-Anlagen sollte vorgeschrieben werden, z. B. pro kWp PV-Leistung ein 1 kWh Batteriespeicher. Ohne Speicher keine Genehmigung, dafür keine Strafe bei negativen Strompreisen. Diese Maßnahme ist zwar sehr teuer, aber wirksam.
2) PV-Anlagen drehbar lagern. Bei Stromüberangebot werden die Anlagen aus der Sonne gedreht. Für solche Anlagen sollte die Speicherpflicht entfallen, da hier keine zusätzliche Erwärmung erfolgt. Funktioniert bei heutigen Tracker-Anlagen bereits.
3) Besser wäre, die PV-Module bei Stromüberangebot um 180° zu verdrehen und die reflektierende Rückseite der Sonne zuzuwenden. Damit könnte 90% des Sonnenlichts wieder ins Weltall reflektiert werden und das Klima sogar kühlen. Betreiber solcher Anlagen sollten auch weiterhin eine geringe Vergütung bekommen, wenn sie die Anlagen bei Stromüberangebot in Wendestellung bringen, denn sie sorgen für eine Reduzierung der Klimaerwärmung.
Mit einer geringen Modifikation an Serien- Tracker- Anlagen wäre dies möglich.
Damit könnte es gelingen, den geplanten Ausbau der PV-Anlagen nicht zu behindern. Aus meiner Sicht die kostengünstigste und klimafreundlichste Lösung.
Diese Regelung sollte für Anlagen > 15 kWp gelten. Kleinere Anlagen werden heute bereits meist, wegen Eigenverbrauch, mit einem Speicher ausgerüstet.
Gute Informationen – und gute Vorschläge, Herr Winkler …
etwas ergänzend möchte ich noch anfügen,
dass ab-geschaltetes PV zwar etwa 90% Wärme freisetzt –
ein-geschaltetes PV aber auch noch gute 75%.
Wolfgang Gerlach
Es wurde Ihnen doch schon mehrfach nachgewiesen, dass diese These falsch ist. Es gilt der Energieerhaltungssatz, und der sagt, dass es für den Wärmehaushalt der Erde egal ist, ob der Strom irgendwo in einem Verbraucher letztlich in Wärme umgesetzt wird, oder in einem abgeregelten PV-Modul.
Es ist richtig, dass PV-Module die Albedo verändern, also den Anteil des Sonnenlichts, der als sichtbares Licht und nahes Infrarot relativ ungehindert von CO2 direkt ins All reflektiert wird. Diese Albedoänderung sorgt gegenüber den meisten Alternativen (Wald, Grünflächen, Straßen, Ziegeldächern, …) aber dafür, dass eher mehr reflektiert wird, und damit der Wärmehaushalt der Erde sogar entlastet würde.
Das Aufheizungsproblem der Erde besteht darin, dass die völlig normale Wärmestrahlung durch das unnatürlich erhöhte CO2 in der Atmosphäre wieder absorbiert wird, und damit die Erde nicht auf dem kürzesten Weg verlässt, sondern erst nach mehreren Emissions- und Absorptionsvorgängen, was zu einem Anstieg der Durchschnittstemperatur führt, auch bekannt als Treibhauseffekt. Jedes CO2-Molekül, das wir in die Atmosphäre abgeben, und das nicht durch natürliche Mechanismen (Photosynthese, Kalkablagerung) entnommen werden kann, sorgt auf diese Weise jahrhundertelang (bis die Menschheit ihre CO2-Emission wieder unter die natürliche Aufnahmefähigkeit gedrückt hat) für eine zunehmende Aufwärmung der Erde. Dieser Treibhauseffekt, der durch Absorption in der Atmosphäre entsteht, beträgt ein Vielfaches dessen, was geringe Unterschiede bei der Albedo bewirken können. Eventuelle zusätzliche Wärmeenergie daraus ist schnell weg. Das CO2 und damit seine Wärmedämmwirkung bleibt.
Kann man diesen Quatsch von „Josef Winkler“ nicht blockieren? Einmal darauf ausführlich geantwortet sollte doch eigentlich reichen?