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Zeitschrift für Energiewirtschaft

, Volume 39, Issue 1, pp 1–17 | Cite as

Modellgestützte Bewertung von Netzausbau im europäischen Netzverbund und Flexibilitätsoptionen im deutschen Stromsystem im Zeitraum 2020–2050

  • Matthias KochEmail author
  • Dierk Bauknecht
  • Christoph Heinemann
  • David Ritter
  • Moritz Vogel
  • Eckehard Tröster
Article

Zusammenfassung

In diesem Beitrag werden die Rolle des europäischen Netzverbundes und der Beitrag von nicht-netzseitigen Flexibilitätsoptionen für die Systemintegration erneuerbarer Energien (EE) im deutschen Stromsystem im Rahmen einer Szenarienanalyse für den Zeitraum 2020 bis 2050 modellgestützt analysiert. Der Bedarf an Flexibilität steigt dabei mit zunehmendem Anteil erneuerbarer Energien an.

Dem europäischen Netzverbund kommt in allen Phasen der Systemtransformation eine entscheidende Rolle als Flexibilitätsoption beim Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch zu. Während in der Übergangsphase die Nutzung von innerdeutschen EE-Überschüssen im Ausland im Vordergrund steht, profitiert Deutschland vor allem bei einem EE-Anteil größer 60 % sowohl von ausländischen konventionellen Kraftwerken als auch von dem Import von EE-Strom. Wichtig sind dafür eine bessere Nutzung der heute schon bestehenden Netzkapazitäten (z. B. mittels lastflussbasierter Marktkopplung), der Ausbau der Kuppelleitungen sowie die Stärkung des europäischen Binnenmarktes.

Darüber hinaus können Lastmanagement und Speicher als nicht-netzseitige Flexibilitätsoptionen einen relevanten Beitrag zur Bereitstellung von Erzeugungskapazität leisten. Die Flexibilisierung von Kraftwerken mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bzw. von Biogas-Blockheizkraftwerken (BHKW) führt zudem zu einer verbesserten Nutzung von EE-Überschüssen in Deutschland. Ab dem Szenario-Jahr 2030 treten relevante EE-Überschüsse auf, die größtenteils von Power-to-Heat und Power-to-Gas in Wärme oder Wasserstoff bzw. synthetisches Methan umgewandelt werden und somit fossile Brennstoffe im Wärme- oder Gassektor ersetzen.

Schlüsselwörter

Europäischer Netzverbund Flexibilitätsoptionen Strommarktmodellierung 

Modell based analysis of grid-development within the European grid and options providing flexibility within the German electricity system from 2020 to 2050

Abstract

This paper analyses the effect of the European grid and other flexibility options on system integration of renewable energy sources (RES) in the German electricity system for the scenario horizon 2020–2050 based on a modelling exercise. The need for flexibility within the electricity system increases with rising shares of RES.

The European grid is the key player within all phases of the system transformation process in order to balance production and demand. Until higher shares of RES are reached, the efficient use of RES-surplus in other countries is the main benefit from the use of the grid as a flexibility option. With RES-shares up to 60 % Germany also profits from the use of conventional power plants in the neighbouring countries as well as RES import. To realize these benefits from the European grid it is important to optimize the usage of the existing grid capacities, to increase the grid connection points if necessary and also reinforce the European single market.

Additionally demand side management and storage systems offer a relevant contribution to supply production capacities. Making combined cycle power plants and biogas power plants more flexible through heat storage or gas storage leads to an increased use of RES-production in Germany. From the year 2030 onwards, Power to Heat and Power to Gas can convert surplus electricity from RES into heat, hydrogen or synthetical methane and replace fossil fuels in the heating or gas sector.

Notes

Danksagung

Das Projekt „Systematischer Vergleich von Flexibilitäts- und Speicheroptionen im deutschen Stromsystem zur Integration von Erneuerbaren Energien“ (2011–2014) wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und vom Öko-Institut e. V. in Freiburg in Zusammenarbeit mit der Energynautics GmbH in Darmstadt bearbeitet.

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Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2015

Authors and Affiliations

  • Matthias Koch
    • 1
    Email author
  • Dierk Bauknecht
    • 1
  • Christoph Heinemann
    • 1
  • David Ritter
    • 1
  • Moritz Vogel
    • 1
  • Eckehard Tröster
    • 2
  1. 1.Öko-Institut e. V.FreiburgDeutschland
  2. 2.Energynautics GmbHDarmstadtDeutschland

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