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

Abstract

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 Was-serstoff 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 electric-ity 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 neigh-bouring 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 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 Ener-gien an. Dem europäischen Netzverbund kommt in allen Pha-sen der Systemtransformation eine entscheidende Rolle als Flexibilitätsoption beim Ausgleich von Erzeugung und Ver-brauch zu. Während in der Übergangsphase die Nutzung von innerdeutschen EE-Überschüssen im Ausland im Vor-dergrund steht, profitiert Deutschland vor allem bei einem EE-Anteil größer 60 % sowohl von ausländischen konven-tionellen Kraftwerken als auch von dem Import von EE-Strom. Wichtig sind dafür eine bessere Nutzung der heute schon bestehenden Netzkapazitäten (z. B. mittels lastfluss-basierter 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.