Erneuerbare Energie
Erneuerbare Energien - Ziele für eine Energieversorgung der Zukunft
Einleitend wird die aktuelle Situation der Energiegewinnung unter Anwendung der Erneuerbare Energien betrachtet. Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist neben der Senkung des Energieverbrauchs und der Steigerung der Energieeffizienz ein zentrales Element der Energiepolitik der Bundesregierung. Ziel ist es, den Anteil der erneuerbaren Energien (EE) an der Energieversorgung bis zum Jahr 2010 auf mindestens 4,2 % zu erhöhen.
Bereits 2005 lag der Anteil der erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch bei 4,6 % - das 2010er Ziel ist also bereits erreicht. Das liegt in erster Linie darin begründet, dass erneuerbare Energien im Strombereich durch das Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) und im Wärmebereich durch das Marktanreizprogramm gefördert werden.
Bis zum Jahr 2020 soll der Anteil der erneuerbaren Energien am gesamten Energieverbrauch auf mindestens 10 % gesteigert werden.
Der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch soll in 2010 auf mindestens 12,5 % ansteigen. Als mittelfristiges Ziel wurde durch den Gesetzgeber im EEG zusätzlich beschlossen, den Anteil der erneuerbaren Energien an der Strombereitstellung bis 2020 auf mindestens 20 Prozent zu steigern. Eine aktuelle Studie für das BMU hält unter den aktuellen Rahmenbedingungen einen Anteil der erneuerbaren Energien von gut 25 % für wahrscheinlich (Abb. 1). Langfristig, d.h. bis zur Mitte des Jahrhunderts, strebt die Bundesregierung an, dass rund die Hälfte der Energieversorgung mit erneuerbaren Energien bestritten wird.
Im Strommarkt spiegelt sich die positive Gesamtentwicklung der erneuerbaren Energien besonders stark wieder. Mit rund. 62,5 GWh leistete die Strombereitstellung aus erneuerbaren Energien im Jahr 2005 einen Beitrag von 10,2 % am gesamten Bruttostromverbrauch.
Dies ist gegenüber dem Jahr 1998 (4,8 %) mehr als eine Verdopplung.
Dabei wird die Nutzung der Windenergie mit 42,4 % am stärksten genutzt, gefolgt von der Wasserkraft mit 34,5 % und den biogenen Brennstoffen (einschl. dem biogenen Anteil am Abfall5) mit 21,5 %.
Deutschland liegt weltweit an der Spitze der Windenergienutzung. Ende 2005 waren in Deutschland 17.574 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 18.428 MW in Betrieb. Insgesamt wurden 1.049 neue Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 1.808 MW (2004: 2.037 MW) in 2005 neu installiert.
Die Marktgröße, allein in Deutschland, hat heute total eine Volumen von 25.000 GWh zur Speicherung. Es ist die Ansicht der Experten, dass kein Bedarf besteht, diese gesamte Energiemenge zu Speichern, da sie sofort im Netz verteilt werden kann. Dies gilt auch für die Solarenergie. Am Beispiel von EON soll aber beschrieben werden, dass es volkswirtschaftlich und betriebswirtschaftlich sinnvoll ist, einen Teil ( Reserveleistung ) zu speichern.
Auszug aus EON-Windreport 2004
Windstromeinspeisung ist nur begrenzt prognostizierbar - Bedarf an windbedingter Reserveleistung wächst mit Windkraftzubau
Elektrische Energie lässt sich im größeren Umfang nicht direkt speichern. Es muss daher in jeder Sekunde exakt so viel Energie in das Netz eingespeist werden, wie zur gleichen Zeit entnommen wird. Weicht die Einspeisung von der Entnahme ab, kann dies zu Störungen bis hin zum Zusammenbruch der Versorgung führen - dies haben 2003 die großräumigen Stromausfälle in den USA, Italien, Schweden und Dänemark bestätigt. Die Übertragungsnetzbetreiber müssen daher in Ihrer Regelzone zu jedem Zeitpunkt ein Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Entnahme gewährleisten ("Leistungs-Frequenz-Regelung").Die Erzeugung in traditionellen Kraftwerksanlagen lässt sich gut bedarfsgerecht steuern. Daher war in der Vergangenheit im Wesentlichen nur der zeitliche Verlauf der Entnahme aus dem Netz für die Leistungs-Frequenz-Regelung relevant. Aufgrund des gleichmäßigen Verbraucherverhaltens kann diese Entnahme mit hoher Genauigkeit prognostiziert werden.Die zunehmende Windkraftnutzung in Deutschland führte jedoch dazu, dass aufgrund des stochastischen Charakters der Windstromeinspeisung nun auch auf der Erzeugungsseite nicht steuerbare Schwankungen auftreten, was die Anforderungen an die Regelung erhöht und zu steigenden Netzkosten führt.Damit trotz der hohen Volatilität der Windstromeinspeisung ein stabiler Netzbetrieb möglich ist, sind die Übertragungsnetzbetreiber auf möglichst genaue Prognosen für die zu erwartende Windstromeinspeisung angewiesen.
E.ON Netz setzt zur Windleistungsprognose ein von ISET entwickeltes komplexes Prognosesystem ein, das sich auf Prognosedaten des Deutschen Wetterdienstes stützt.
Die Güte der Windleistungsprognose wird im Wesentlichen durch die Qualität der Windprognose limitiert. Diese ist - wie jede Wettervorhersage - nur von begrenzter Zuverlässigkeit.
Leistungs-Frequenz-Regelung
Die Leistungs-Frequenz-Regelung dient dazu, in einem definierten Netzgebiet (Regelzone) bei einer stabilen Netzfrequenz von 50 Hz ein Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch herzustellen. Dies erfolgt durch die kurzfristige Aktivierung von zusätzlicher Kraftwerksleistung oder die Deaktivierung überschüssiger Kraftwerksleistung im Sekunden- und Minutenbereich. 8. Präzise Verbrauchsprognose - Während einzelner Stunden erreichten die Abweichungen mit bis zu +/- 2.900 MW jedoch deutlich höhere Werte. Das entsprach knapp der Hälfte der installierten Windkraftleistung.
Abweichungen zwischen Windleistungsprognose und tatsächlich eingespeister Windleistung müssen vom Übertragungsnetzbetreiber durch den Einsatz von Regel- und Reserveleistung ausgeglichen werden.
Entscheidend für den windbedingten Bedarf an Reserveleistung ist die zu erwartende maximale Prognoseabweichung und nicht etwa der mittlere Prognosefehler. Denn selbst wenn nur an wenigen Tagen im Jahr die Ist-Einspeisung extrem vom prognostizierten Wert abweicht, muss der Übertragungsnetzbetreiber auch auf diese Fälle vorbereitet sein und entsprechend Leistung vorhalten, damit die Versorgungssicherheit gewährleistet bleibt.
Der massive Zubau an Windkraftanlagen in den vergangenen Jahren hat den Bedarf an windbedingter Reserveleistung in Deutschland stark ansteigen lassen. Allein bei E.ON Netz fielen im Jahr 2003 hierfür Kosten in Höhe von rund 100 Mio. € an. Die Betriebserfahrungen der vergangenen Jahre zeigen, dass für den Windausgleich in Jahren mit normalem Windaufkommen Reserveleistung in der Größenordnung von bis zu 60 % der installierten Windkraftkapazität vorgehalten werden muss. Entsprechend werden der Bedarf an Reserveleistung und die dadurch bedingten Kosten parallel zum weiteren Ausbau der Windkraft in Zukunft weiter ansteigen. Im Jahr 2003 waren das Windaufkommen und damit auch die absolute Schwankungsbreite der Windstromeinspeisung unterdurchschnittlich hoch. Daher musste rückblickend nur Reserveleistung in Höhe von etwa 50 % der installierten Windkraftleistung tatsächlich eingesetzt werden.
