Deutschlands Energieausgleichsbedarf

Pressemitteilung / 22. Juli 2013

Das Wetter macht was es will: Mal strahlender Sonnenschein, dann eine stürmische Brise. Entsprechend unberechenbar verhalten sich fluktuierende Energien. Obwohl sich Angebot und Nachfrage zu entsprechen haben, kommt es oft zu temporären Ungleichgewichten zwischen produzierter Strommenge und Bedarf ­ ein Zustand, der im Zuge des Ausbaus fluktuierender erneuerbarer Energien in Deutschland vermehrt auftritt. Möglichkeiten den Bedarf an Energie auszutarieren gibt es: Last- und/oder Erzeugungsmanagement, Bau von Energiespeichern sowie der Ausbau des elektrischen Netzes. Hierfür müssen jedoch sowohl die lokale Verteilung als auch die Art des Ungleichgewichts bekannt sein. In Kooperation mit dem Fraunhofer IOSB-AST hat Fraunhofer UMSICHT eine Methode entwickelt, um den lokalen Energieausgleichsbedarf modellhaft darzustellen.

Zur Ermittlung des Energieausgleichsbedarfs wurde Deutschland in 146 Regionen unterteilt, die sich hinsichtlich ihrer Bevölkerungsdichte und dem Anteil von Industrie und Gewerbe voneinander unterscheiden. Ein positiver Energieausgleichsbedarf einer Region liegt dann vor, wenn zu wenig Strom zum Ausgleich der nachgefragten Last vorhanden ist; ein negativer Bedarf, wenn Stromüberschüsse im Netz entstehen.

Energieausgleichsbedarf nach Region

Ziel ist mittels einer detaillierten Netzsimulationen des Hoch- und Höchstspannungsnetzes aufzuzeigen in welchen Regionen welche Art von Energieausgleichsbedarf auftreten wird. »In dem von uns entwickelten Modell »MELENA« (Model for the Estimation of Local Energy Balancing Demand) werden stündlich die regionalen Stromlastgänge, die Einspeisung aus Geothermie-, Wasser- und Biomassekraftwerken, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und die Erzeugung konventioneller Kraftwerke simuliert«, erklärt Dipl.-Ing. Patrick Wrobel, Mitarbeiter der Abteilung Energiesysteme bei Fraunhofer UMSICHT. »Dies geschieht basierend auf dem Basisszenario A der vom Bundesumweltministerium erstellten Leitstudie 2010 für die Jahre 2020, 2030 und 2050«. In der Studie werden Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland thematisiert. Berücksichtigt wird dabei neben der europäischen auch die globale Entwicklung.

MELENA

Das Kraftwerksparkmodell MELENA umfasst den Einsatz der planbaren fossilen und nuklearen Kraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke. »Von extern füttern wir das Modell mit Einspeisezeitreihen aus Photovoltaik- und Windenergieanlagen. Dabei gehen wir von Analysen des räumlich und zeitlich aufgelösten Einspeisepotenzials aus«, beschreibt Patrick Wrobel. Die zukünftige räumliche Verteilung der Anlagen wird in Abhängigkeit von der räumlichen Verteilung der Ressourcenqualität und damit von der möglichen Anlagenauslastung modelliert. MELENA berechnet so den sich aus der Differenz zwischen Erzeugung und Nachfrage ergebenden regionalen Energieausgleichsbedarf. Ausgehend von den Simulationsergebnissen werden anschließend in einem zweiten Modell, dem vom Fraunhofer IOSB-AST entwickelten physischen Netzmodell, die Leistungsflüsse, Verluste und Betriebsmittelauslastungsgrenzen bundesweit ermittelt.

Das Projekt wurde durch Mittel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert (Förderkennzeichen 0327859A). Auf den Ergebnissen aufbauend können in einem nächsten Schritt Untersuchungen über Maßnahmen zur Kompensation des Energieausgleichsbedarfs angestellt werden. Mögliche Optionen wären Last- und/oder Erzeugungsmanagement, Bau von Energiespeichern sowie der Ausbau des elektrischen Netzes. Unter welchen Bedingungen welche Lastausgleichsmaßnahmen zum Einsatz kommen, wird aktuell in einem weiterführenden Projekt untersucht.