Zukunftsszenarien im Stromnetz Erkenntnisse aus dem Projekt
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Zukunftsszenarien im Stromnetz Erkenntnisse aus dem Projekt MONA 2030 Anika Regett, Andreas Zeiselmair 1 Agenda www.ffe.de/mona 1 Warum Szenarien für die Bewertung netzoptimierender Maßnahmen (NoM)? 2 Was verbirgt sich hinter den MONA-Szenarien? 3 Wie fließen die MONA-Szenarien in die Netzsimulationen ein? 4 Was sind die wesentlichen Erkenntnisse aus dem MONA-Szenarioprozess? 2 1. Warum Szenarien für die Bewertung Netzoptimierender Maßnahmen (NoM)? 3 1. Motivation – Netzszenarien: Mehr als die Entwicklung von Erzeugung und Verbrauch www.ffe.de/mona §§ §§ §§ §§ Notwendigkeit eines systematischen Szenario-Prozesses zur Berücksichtigung der Vielzahl an Einflussfaktoren auf die Stromnetze 4 2. Was verbirgt sich hinter den MONA-Szenarien? 5 2. MONA-Szenarien – der sechsstufige Szenarioprozess Untersuchung des Themenumfeldes 1 Szenario-Entwicklung Identifikation potenzieller Einflussfaktoren 2 Untersuchung der Wirkzusammenhänge der Einflussfaktoren 3 Auswahl von Schlüsselfaktoren und Bestimmung von Störfaktoren 4 Festlegung geeigneter Deskriptoren mit Entwicklungspfaden 5 Bildung von Rohszenarien 6 Erarbeitung der MONA-Szenarien Aufbereitung der Szenario-Daten für die Bewertung der NoM 6 www.ffe.de/mona 2. MONA-Szenarien – Übersicht über die 5 Szenarien www.ffe.de/mona Referenz Das Referenzszenario bildet aktuelle politische und regulatorische Rahmenbedingungen ab. Der Einfluss der Netzbetreiber bleibt auf dem aktuellen Stand. Das Referenzszenario stellt daher die Basis für den Vergleich und die Interpretation der anderen Szenarien dar. § Zentral • Elektromobilität und Effizienzsteigerung gemäß politischen Zielen • Anteil PV-Großanlagen nach Ausschreibungsverfahren • Mittlere Marktdurchdringung von Hausspeichern Verteilnetz • Keine ansteuerbaren NoM auf Haushaltsebene • Standard-Variante: Mittlerer EE-Ausbau, Power 2 Heat-Durchdringung, Brennstoff- & CO2-Preissteigerung • Klimaschutz-Variante: Erhöhter EE-Ausbau, Power 2 Heat-Durchdringung, Prosumenten Konservativ 7 Brennstoff- & CO2-Preissteigerung 2. MONA-Szenarien – Übersicht über die 5 Szenarien www.ffe.de/mona Referenz § Zentral Im zentralen Szenario steigt der Einfluss der Übertragungsnetzbetreiber, so dass der gezielte Ausbau Erneuerbarer Energien möglich wird. Die nutzbaren Flexibilitätsoptionen auf Haushaltsebene sind weiterhin gering und können von den Verteilnetzbetreibern nicht zur Netzentlastung eingesetzt werden. Tendenz zu Eigenverbrauchsoptimierung Einfluss ÜNB Verteilnetz Dezentralisierungsgrad Prosumenten Tendenz zu PV-Kleinanlagen Marktdurchdringung Hausspeicher Akzeptanz für Großprojekte Gezielter netzentlastender EE-Ausbau Einfluss VNB Konservativ Netzdienstleistungen durch Verbraucher und Kleinanlagen 8 Akzeptanz für Datenbereitstellung und geändertes Nutzerverhalten 2. MONA-Szenarien – Übersicht über die 5 Szenarien www.ffe.de/mona Referenz Im dezentral orientierten Verteilnetz-Szenario steigt der Einfluss der Verteilnetzbetreiber sowie die Ansteuerungsmöglichkeiten auf Haushaltsebene. Auf Haushaltsebene stehen daher eine Vielzahl an Flexibilitätsoptionen zur Netzstabilisierung zur Verfügung. § Zentral Tendenz zu Eigenverbrauchsoptimierung Einfluss ÜNB Verteilnetz Dezentralisierungsgrad Prosumenten Tendenz zu PV-Kleinanlagen Marktdurchdringung Hausspeicher Akzeptanz für Großprojekte Gezielter netzentlastender EE-Ausbau Einfluss VNB Konservativ Netzdienstleistungen durch Verbraucher und Kleinanlagen 9 Akzeptanz für Datenbereitstellung und geändertes Nutzerverhalten 2. MONA-Szenarien – Übersicht über die 5 Szenarien www.ffe.de/mona Referenz § Zentral Im dezentral orientierten Prosumenten-Szenario bleibt der Einfluss der Netzbetreiber gleich, da eine Ansteuerung auf Haushaltsebene von den Prosumenten nicht erwünscht ist. Auf Haushaltsebene steht zwar eine Vielzahl an Technologien zur Verfügung, diese werden jedoch eigenverbrauchsoptimiert und nicht zur Netzstabilisierung eingesetzt. Tendenz zu Eigenverbrauchsoptimierung Einfluss ÜNB Verteilnetz Dezentralisierungsgrad Prosumenten Tendenz zu PV-Kleinanlagen Marktdurchdringung Hausspeicher Akzeptanz für Großprojekte Gezielter netzentlastender EE-Ausbau Einfluss VNB Konservativ Netzdienstleistungen durch Verbraucher und Kleinanlagen 10 Akzeptanz für Datenbereitstellung und geändertes Nutzerverhalten 2. MONA-Szenarien – Übersicht über die 5 Szenarien www.ffe.de/mona Referenz § Zentral Verteilnetz Im konservativen Szenario ist ein verlangsamtes Wirtschaftswachstum zu beobachten und die politischen Ziele der Energiewende im Hinblick auf Erneuerbare Energien, Energieeffizienz und Elektromobilität werden nach unten angepasst. Der niedrige Markthochlauf von Technologien auf Haushaltsebene sowie die fehlende Akzeptanz für externe Eingriff führt zu geringen Einflussmöglichkeiten der Netzbetreiber. • Verlangsamtes Wirtschaftswachstum • Politische Ziele hinsichtlich EE-Ausbau, Effizienz und Elektromobilität werden nach unten angepasst • CO2- und Brennstoffpreise stagnieren • Gleichbleibender Einfluss der Netzbetreiber • Keine ansteuerbaren NoM auf Haushaltsebene Prosumenten Konservativ 11 2. MONA-Szenarien – Anteil der erneuerbaren Erzeugung am Verbrauch EE‐Anteil am Bruttostromverbrauch www.ffe.de/mona 100 % 80 % MONA‐Szenarien Historische Entwicklung Ziele der Bundesregierung 60 % 40 % 20 % 0 % 2005 ©FfE BMWi-33 MONA-Szenarien_eV_00187 2010 2015 2020 2025 2030 Jahr 12 • Die MONA-Szenarien bilden einen breiten Korridor von Erneuerbaren Energien ab. • Für die Bewertung von NoM im Verteilnetz sind insbesondere Szenarien mit einer hohen Durchdringung von Erneuerbaren Energien von Interesse. 3. Wie fließen die MONA-Szenarien in die Netzsimulationen ein? 13 3. Modellierung – Schnittstellen zu Simulationsmodellen auf Übertragungs- und Verteilnetzebene www.ffe.de/mona Referenz Verfügbare Netzoptimierende Maßnahmen auf ÜN-Ebene § Übertragungsnetz (ÜN) Zentral Verteilnetz Erzeugung und Verbrauch je Netzknoten und Netzebene Einzellastgänge Prosumenten Typnetze Basisnetz-Topologien Konservativ Verfügbare Netzoptimierende Maßnahmen auf VN-Ebene 14 Verteilnetz (VN) 3. Modellierung – Regionalisierung der Szenarien im FfERegionalisierten-Energiesystem-Modell (FREM) www.ffe.de/mona Geodaten • Dig. Landschaftsmodell • Administrative Grenzen • OpenStreetMap • … Datenformate Statistikdaten • Zensus • EEG - Anlagentypen • Wetter • … Datenformate csv, xls, xml, grib shp, tiff, png, bmp § Zentral Verteilnetz Prosumenten Konservativ MONA Szenarien Referenz FREM SQL, Python… Thematische Schemata Projektschemata Geodatenschemata Rasterschemata Szenarienschemata … Id Beschreibung 1 Szenario 1: Wind 2030 2 … Erzeugung Energie Leistung Lastgang 15 Leistungsgang SQL-Code 2030 SELECT * FROM … Id Energieträger Landkreis Wert 1 Wind München … 2 Solar … … Modellentwicklung / Szenariendefinition Verbrauch Ausbaustufe … … … 3. Modellierung – Gegenüberstellung der Energiedichte der Wind (onshore)-Pfade im Jahr 2030 www.ffe.de/mona Niedriger Ausbau 16 Hoher Ausbau 3. Modellierung – Einfluss der Szenarien auf die Netzsimulationen in der Niederspannung Referenz Erzeugungsstruktur § Verteilnetz Prosumenten Szenario-Einflüsse Zentral Verbrauchsstruktur Verfügbarkeit der NoM Konservativ 17 www.ffe.de/mona 4. Was sind die wesentlichen Erkenntnisse aus dem MONA-Szenarioprozess? 18 Die TOP 4 der MONA-Szenarien 1 2 3 4 19 www.ffe.de/mona Ein transparenter Szenario-Prozess hat gezeigt, dass mithilfe von fünf Szenarien eine differenzierte Bewertung von NoM möglich ist. Das Potenzial von NoM wird stark durch den regulatorischen Rahmen sowie die resultierenden Einflussmöglichkeiten der Akteure bestimmt. Für die Bewertung von NoM ist eine regionalisierte Darstellung von Erzeugung und Verbrauch entscheidend. Weitere maßgebliche Faktoren sind das Erreichen der Energiewende-Ziele, der Digitalisierungsgrad, die gesellschaftliche Akzeptanz und die Brennstoff- und CO2-Preisentwicklung. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Anika Regett, M.Sc. +49 (89) 158121-45 [email protected] Andreas Zeiselmair, M.Sc. +49 (89) 158121-56 [email protected] Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. Am Blütenanger 71 80995 München www.ffe.de 20 Literatur 21 www.ffe.de/mona Regett, A.; Zeiselmair, A.; Wachinger, K.; Heller, C.: Merit Order Netz-Ausbau 2030 - Teil 1: Szenario-Analyse (Abschlussbericht). München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V., 2017 Regett, A.; Wachinger, K.; Zeiselmair, A.: Schlüsselfaktoren für den Einsatz netzoptimierender Maßnahmen - Zwischen Transparenz und Komplexität in: BWK Ausgabe 12/2015, S. 48-50. Düsseldorf: Verein Deutscher Ingenieure (VDI), 2015 Regett, A.; Zeiselmair, A.; Samweber, F.: MONA-Szenarien: Mehr als die Entwicklung von Erzeugung und Verbrauch - Entscheidende Faktoren für die Zukunft der Stromnetze in: BWK Ausgabe 11/2016, S. 6-8. Düsseldorf: Verein Deutscher Ingenieure (VDI), 2016
