Durch die gemeinsame Einspeisung von Wind und Photovoltaik lässt sich die Dimension von Transformatoren in Umspannwerken verringern. Darauf weist die Plattform Erneuerbare Energien Baden-Württemberg (PEE BW) hin. Das Potenzial der bislang von den Netzbetreibern nicht erlaubten Möglichkeit untersucht das Fraunhofer IEE derzeit im Auftrag des Bundesverbandes Erneuerbare Energien in einer Forschungsstudie. Der Verband PEE BW ist an der Studie beteiligt. Die Ergebnisse sollen dem Gesetzgeber die Vorteile der effizienteren gemeinsamen Nutzung der Trafostationen aufzeigen. Sie wollen zudem Betreiber sowie Projektierer in die Lage versetzen, ihr Vorhaben zu berechnen.
Im Südwesten sind aktuell rund 13.000 Megawatt erneuerbare Stromerzeugungsleistung installiert. In den nächsten Jahren soll sich das vervielfachen. Allein bei der Photovoltaik ist pro Jahr eine installierte Leistung von zusätzlich 4.000 Megawatt erforderlich. Die Zahlen bei der Windenergie reichen von 500 bis 1.000 Megawatt jährlich. Der Ausbau der Netze und Netzanschlussmöglichkeiten im Land hinken dem Ausbauplan jedoch hinterher.
Lange Lieferzeiten für Trafos
Dies betritt auch Windenergie- und Solarparks, die künftig einen guten Teil des Erneuerbaren-Ausbaus stemmen sollen. Allein die Lieferzeiten für die neuen Transformatoren in den Umspannwerken – sie verbinden die verschiedenen Spannungsebenen des Stromnetzes miteinander – betragen derzeit bis zu 50 Monate. Auch die Berechnungen der Netzbetreiber für die Anbindung ans Netz dauern lange. "Dies könnte die Energiewende im Südwesten hinauszögern und die Kosten für Wind- und Solarparks in die Höhe treiben", sagt Jürgen Scheurer, Geschäftsführer der PEE BW.
Eine teilweise Lösung des Problems ist dabei seit langem bekannt, zumindest in der Erneuerbaren-Branche. Es ist die "gemeinsame Nutzung von Netzverknüpfungspunkten". Konkret heißt dies: Solar- und Windparks sollen an einem gemeinsamen Einspeisepunkt mit einer höheren Leistung als die des Trafos angeschlossen werden können. Da selten beide Parks gleichzeitig die volle Leistung erbringen, könnten sie problemlos an derselben Stelle Strom ins Netz einspeisen und durch intelligente Steuerung eine Überlastung vermeiden.
Kleinere Leistung bei Trafos = sinkende Kosten
Ein Beispiel: Verfügt der Windpark über drei Windräder mit jeweils fünf Megawatt installierter Ausgangsleistung und der Solarpark über fünf Megawatt, muss der Trafo am Netzanschluss derzeit 20 Megawatt Eingangsleistung haben. Dabei wird diese Leistung meist nicht benötigt. Windenergieanlagen haben in der Zeit von November bis Februar oft die höchste Einspeiseleistung, Solaranlagen dagegen in der Sommerzeit. Eine Trafoleistung von rund 15 Megawatt reicht daher in der Regel aus. Käme es doch zu einer höheren Einspeisung, ließen sich die Anlagen abregeln oder der überschüssige Strom speichen.
Ein solches Vorgehen würde mehr neue Wind- und Solarparks bei gleichen oder sogar sinkenden Netzanschlusskosten ermöglichen. Weniger neue Trafos hieße auch eine kürzere Realisierungsdauer der Ökostromanlagen. Doch dieses Vorgehen ist von den Netzbetreibern nicht gern gesehen meist nicht erlaubt. Argumente für eine Änderung soll die Studie liefern. Die Forschenden analysieren darin die Einspeisepotenziale der Windenergie und Photovoltaik in Deutschland flächendeckend auf Basis von Satellitendaten mit einem Raster von sechs mal sechs Kilometer. Das erlaube eine detaillierte Prognose, wie groß die Parkleistung und der dazugehörige Energieertrag sein können, um den Trafo optimal auszulasten, ohne jedoch die Stabilität des Netzes zu gefährden.
Die Prognose zeige auch, wie hoch die Verluste durch Abregelung der Windräder und Solaranlagen sein werden, falls die Anlagen zu viel in das Netz einspeisen. Darüber hinaus ermitteln die Forscherinnen und Forscher über das Jahr hinweg, wie viel Einspeisepotenzial eines Trafos nicht genutzt werden wird. Im ersten Fall erlaubt das den Einsatz etwa von Batteriespeichern oder Elektrolyseuren, im letzten Fall das Zuschalten von steuerbaren erneuerbaren Energien wie Biogasanlagen oder Holzhackschnitzel-Blockheizkraftwerken.
"Profitieren würden von dem neuen Vorgehen alle – Betreiber, Projektierer, die Stromkunden, die die Netzkosten bezahlen müssen, sowie die Gesellschaft, durch eine effizientere Energiewende", so Scheurer.