Regenerative Energieträger zur Sicherung der Grundlast in der Stromversorgung. Endbericht zum Monitoring

Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung Deutschlands steigt in den letzten Jahren mit beeindruckender Geschwindigkeit: er beträgt bereits über 20 %, davon etwa die Hälfte aus fluktuierenden Quellen – vor allem Windkraft und Photovoltaik. Langfristig (bis 2050) wird die Zielsetzung einer nahezu Vollversorgung mit erneuerbaren Energien verfolgt. Damit wird deutlich, dass das System der Stromversorgung in den nächsten Jahrzehnten einem Umbruch historischen Ausmaßes unterliegen wird.
Der TAB-Bericht geht der Frage nach, wie unter diesen Bedingungen die Grundlast in der Stromversorgung weiterhin gesichert werden kann. Diese Frage kann nur in einer Systemperspektive angegangen werden, die alle Ebenen umfasst: von der Erzeugung über den Transport und die Verteilung bis hin zum Verbrauch von Elektrizität. Daher erweitert sich die Fragestellung dahingehend, wie eine gesicherte Versorgung insgesamt organisiert werden kann.
Es zeigt sich, dass das Stromsystem wesentlich flexibler als bisher auf unterschiedliche Einspeise- und Nachfragesituationen reagieren können muss.
Optionen zur Steigerung der Flexibilität existieren in vielen Bereichen:
... mehr
> Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Netze
> Flexibilisierung des konventionellen Kraftwerksparks und dessen Betriebsweise
> stärkere Orientierung der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien an der Nachfrage
> Lastmanagement, sowie nicht zuletzt Errichtung von zusätzlichen Speichern
In allen diesen Handlungsfeldern werden im TAB-Bericht Handlungsoptionen identifiziert, wie die öffentliche Hand bzw. die energiepolitischen Akteure in Exekutive und Legislative durch Gestaltung von Rahmenbedingungen dazu beitragen können, dass der anstehende Umbau der Stromversorgung gelingen kann.

INHALT
ZUSAMMENFASSUNG 5
I. EINLEITUNG 19
II. ELEKTRIZITÄTSVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND 23
1. Ausbauziele und Szenarien für RES-E 25
2. Grundlast und gesicherte Versorgung 29

III. STROMNETZE 39
1. Erweiterung der Netzkapazität 39
1.1 Optimierung des Netzbetriebs 39
1.2 Massnahmen zur Netzverstärkung 40
1.3 Netzausbau 42
2. Netzausbaubedarf und Kosten 44
2.1 Deutschland 45
2.2 Europäische Perspektive 54
2.3 Transeuropäisches Supergrid 56

IV. SPEICHER UND WEITERE FLEXIBILISIERUNGSOPTIONEN 63
1. Speicher 64
1.1 Speicherbedarf 66
1.2 Speicherkosten 68
1.3 Speichertechnologien 70
2. Weitere Flexibilisierungsoptionen 83
2.1 Biogas 83
2.2 Wärme als Stromsenke – Verbindung zum Wärmesektor 86
2.3 Lastmanagement 88
2.4 Ausbau des Stromaustausches mit Norwegen 92
2.5 Regenerative Kombi-/Hybridkraftwerke 94
3. Speicher und weitere Flexibilisierungsoptionen: Zwischenfazit 97

V. SZENARIENANALYSE 99
1. Vorgehensweise 99
2. Bestimmung der Einspeiseprofile im Referenzjahr 100
3. Szenariodarstellung 101
4. Situation des Stromversorgungsystems ohne
Flexibilisierungsoptionen 103
5. Begrenzungen und Flexibilisierungsoptionen 106
5.1 Systemdienstleistungen 107
5.2 Bestehende Flexibilisierungsoptionen 108
5.3 Geplanter Ausbau der bestehenden
Flexibiliersungsoptionen bis 2020 109
6. Parametrisierung der Flexibilisierungsoptionen 111
6.1 Beschreibung des Modellierungsansatzes 112
6.2 Ergebnisse zur Glättung der Residuallast 113
6.3 Ergebnisse zur Glättung der RES-E-Einspeisung 115
6.4 Netzengpässe als weitere Begrenzung 118
7. Kernergebnisse der Analyse 118

VI. INTERNATIONALE ERFAHRUNGEN 121
1. Dänemark 122
2. Iberische Halbinsel 124
3. Vergleich mit Deutschland 125
VII. HANDLUNGSFELDER UND HANDLUNGSOPTIONEN 129
1. Netzengpässe und Netzausbau 129
2. Konventionelle Kraftwerke 131
3. Flexibilisierungsoptionen 133
4. Regelmarkt 137
5. Strommarktdesign 138
6. Europäische Kooperation 138

VIII. LITERATUR 139
1. In Auftrag gegebene Gutachten 139
2. Weitere Literatur 139

IX. ANHANG 153
1. Tabellenverzeichnis 153
2. Abbildungsverzeichnis 154