24.03.2022 – Wie verbreitet sind Smart Grid-Technologien in der Niederspannung? Welche Herausforderungen sehen Netzbetreiber und wie bewerten sie die Potentiale von Kleinstflexibilitäten? Das AWSi hat dazu deutsche Verteilnetzbetreiber befragt.
Fluktuierende Einspeisung, neue Verbraucher und bidirektionaler Stromfluss stellen das zukünftige Stromnetz vor Herausforderungen, bergen aber gleichzeitig selbst große Potentiale, um diesen zu begegnen. Eine Option für die Stabilisierung der Niederspannungsnetze sind Kleinstflexibilitäten in privaten Haushalten. Im Falle eines prognostizierten Engpasses schreibt der VNB eine Flexibilitätsnachfrage aus, auf welche die privaten Haushalte mit ihren durch E-Mobilität, Wärmepumpen, Photovoltaikanlagen und Batteriespeicher erzeugten Flexibilitätsangeboten antworten. Das vom BMWi geförderte Projekt FlexChain unter der Leitung des August-Wilhelm Scheer Instituts (AWSi) entwickelt hierzu konkrete Lösungsansätze. Der Flexibilitätenhandel wird dabei Blockchain-basiert realisiert.
Die Umsetzung von FlexChain ist allerdings auf Smart Grid-Technologien angewiesen, wie Dr. Anna Vocke, Senior Digitization Professional beim AWSi und Konsortialführerin von FlexChain, erläutert: „Basierend auf Informations- und Kommunikationstechnologien und in Gebäuden installierten Energiemanagementsystemen erlaubt das Smart Grid Netzbetreibern Echtzeit-nahen Einblick in Daten zu dezentralem Stromverbrauch und -produktion und ermöglicht ein intelligentes Flexibilitätsmanagement zur optimalen Auslastung der vorhandenen Versorgungsinfrastruktur.“ Wie es um die Verbreitung und den Einsatz von Smart Grid-Technologien in Deutschland steht und wie Netzbetreiber zur Nutzbarmachung von Kleinstflexibilitäten stehen, hat Dr. Vocke mit ihren Kolleginnen Shari Alt und Victoria Schorr durch elf qualitative Interviews mit deutschen Verteilnetzbetreibern (VNB) evaluiert.
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Energiewende noch ohne Auswirkungen
Der aktuelle Anteil an Stromerzeugung aus regenerativen Quellen und die momentane Anzahl an neuen Großverbrauchern führt noch nicht zu Stabilisierungsproblemen in Deutschlands Niederspannungsnetzen. Nur ein VNB gab an, vereinzelt mit Stabilisierungsproblemen in einem Gebiet mit einer hohen Anzahl an Photovoltaikanlagen konfrontiert zu sein. „Die Steuerungsoption gemäß §14a EnWG hat bislang folglich kaum Relevanz“, erläutert Victoria Schorr. Nur einer der befragten VNB mache sporadisch von diesem Mittel Gebrauch. Auch dem Wegfall kontinuierlicher Stromquellen durch die Abschaltung von Atomkraftwerken bis Ende 2022 sehen mehr als die Hälfte der befragten VNB gelassen entgegen.
Elektromobilität macht Sorgen
Ergebnisse der Smart Grid-Unfrage. Grafik: AWSi gGmbH
Mit Blick in die nahe Zukunft scheinen die Auswirkungen der Elektromobilität dagegen so gut wie alle VNB erreicht zu haben. Da private Wallboxen aktuell nicht durch ein intelligentes Lastmanagement gesteuert werden, muss die zum Laden maximal erforderliche Leistung an jedem Anschluss vorgehalten werden. Für einen solchen immens gesteigerten Leistungsbezug ist das heutige Niederspannungsnetz allerdings nicht ausgelegt. Eine ähnliche Problematik sehen die befragten VNB durch die Einspeisung aus einer zunehmenden Zahl an privaten Photovoltaikanlagen. Als konventionelle Maßnahme steht hier nur der Netzausbau zur Verfügung, um den gestiegenen Ansprüchen an das Stromnetz zu begegnen. Gerade für städtische Netzbetreiber mangelt es aber an Platz für zusätzliche oder größere Versorgungskabel – der Raum unter den Gehwegen ist fast vollständig belegt.
Wenig Transparenz im Netz
„Eine intelligente Lösung des Problems scheint zurzeit noch nicht möglich“, befürchtet Shari Alt, denn die überwiegende Zahl an VNB beschreibt das Netz heute als Black Box, ohne Zugang zu tatsächlichen Stromverbrauchsdaten und somit ohne Möglichkeit, Stabilitätsprobleme ausfindig zu machen. „Aus den durchgeführten Interviews lässt sich schließen, dass der Entwicklungsstand in Deutschland hinsichtlich der Implementierung von Smart Grids stark streut“, resümiert sie. Da die Mehrheit der befragten VNB noch nicht mit Problemen der Netzstabilisierung konfrontiert war, sei ihr Bedarf an der Anwendung von Smart Grid-Technologien nicht unmittelbar akut. Die überwiegende Mehrheit sieht aber eine Kombination aus Netzausbau und intelligenten Technologien als Weg zur Bewältigung der Energiewende und bereitet sich vor: „Die meisten unserer Interviewpartner nehmen Smart Grid-Technologien in die Liste der zu ergreifenden Maßnahmen zur Stabilisierung des zukünftigen Energienetzes auf, mehr als die Hälfte sind in entsprechenden Forschungsprojekten aktiv oder setzen smarte Technologien bereits in der Praxis ein. Das deutsche Verteilnetz scheint sich für die Energiewende zu rüsten.“
Potentiale von Kleinstflexibilitäten
Gerade VNB mit einem großen Engagement im Smart Grid-Bereich sehen auch Potential im Handel von Kleinstflexibilitäten zum Zwecke der Netzstabilisierung. „Für sie ist der Handel vor allem durch die Ersparnisse durch vermiedenen Netzausbau und seinen Kunden- und Lokalitäts-Fokus interessant“, erläutert Victoria Schorr. Da acht der elf Befragten sowohl die VNB selbst als auch die Konsumenten in der Verantwortung sehen, die Energiewende durch Anpassungen in Stromversorgung und -verbrauch zu ermöglichen, erscheint die Einbindung von privaten Haushalten in einen Flexibilitätenhandel ein geeignetes Mittel, das zusammen mit weiteren Maßnahmen die zukünftig volatile Energieerzeugung bewältigbar macht.
Da in Deutschland in der Bevölkerung wenig über eine mögliche Energieknappheit bekannt sei, fehle es an Bewusstsein über den Beitrag der Endkonsumenten zum Energienetz der Zukunft, vermuten die AWSi-Expertinnen. Entsprechend herrscht auch unter den VNB ein großer Konsens, dass eine Aufklärung in der Gesellschaft stattfinden muss und dass über Marktmodelle Anreize geschaffen werden müssen, um einen finanziellen Mehrwert für eine kundenseitige Verhaltensanpassung zu generieren. Kritisch gesehen beim Einsatz des Kleinstflexibilitätenhandels werden die (IT-)technische Realisierbarkeit und die mit einem solchen Vorhaben verbundenen Datenmengen. Auch die Kosten-Nutzen-Bilanz wird in Frage gestellt. „Hier bedarf es weiterer Forschung über den Wirkungsgrad von Kleinstflexibilitäten“, kommentiert Dr. Anna Vocke. (pq)
August-Wilhelm Scheer Institut für digitale Produkte und Prozesse gGmbH
Dr. Anna Vocke, anna.vocke@aws-institut.de
Shari Maria Alt, shari.alt@aws-institut.de
Victoria Schorr, victoria.schorr@aws-institut.de
www.aws-institut.de