Netzausbau

Windpark und zwei Energiefreileitungstrassenzum Vergr??ern anklicken
Mit der Energiewende muss auch das Stromnetz weiterentwickelt werden
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Die Anforderungen an das Stromnetz haben sich stark ver?ndert und werden in den kommenden Jahren weiter steigen. Schwankende Einspeiseleistungen von Erneuerbare-Energien-Anlagen und die neue r?umliche Verteilung der Stromerzeugung machen eine umfangreiche Anpassung der Netzinfrastruktur notwendig.

Inhaltsverzeichnis

 

Notwendigkeit des Netzausbaus

Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien stellt das Energiesystem vor gro?e Herausforderungen. Die Stromerzeugung hat sich in Deutschland r?umlich stark verlagert. Dadurch werden zus?tzliche übertragungs- und Verteilungskapazit?ten notwendig. Gründe hierfür sind unter anderem der europ?ische Stromhandel, der Ausbau der Windenergie im Norden und Osten Deutschlands und die Liberalisierung des Strommarktes. Bisher wurden Kraftwerke verbrauchsnah gebaut. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien werden Stromerzeugung und -verbrauch geographisch immer mehr auseinanderfallen.

Um den gr??er werdenden Anteil erneuerbarer Energien in das Energiesystem integrieren zu k?nnen, muss die Netzinfrastruktur daher auf allen Spannungsebenen angepasst werden. Das heutige Netz ist nicht ausreichend für solche gro?en Leistungstransite sowie für Rückspeisungen aus den Verteilungs- ins übertragungsnetz ausgelegt. Der Stromfluss erfolgte bisher nur in eine Richtung: vom gro?en, zentralen Erzeuger auf viele dezentrale Verbraucherinnen und Verbraucher.

Der Ausbau des Stromnetzes kann derzeit nicht mit dem der erneuerbaren Energien Schritt halten. So kann bereits in einigen Regionen nicht mehr zu jeder Zeit der Strom aus erneuerbaren Energien vollst?ndig abgenommen und übertragen werden. In den Verteilungsnetzen nehmen Situationen zu, in denen die Spannungsgrenzwerte überschritten werden. Innovative Konzepte sind erforderlich, um die Spannung dynamisch regeln zu k?nnen: zum Beispiel Blindleistungsbereitstellung durch Photovoltaik-Wechselrichter oder der Einsatz regelbarer Ortsnetztransformatoren.

Die zentrale Frage lautet daher: Wie muss das Stromnetz weiterentwickelt werden, um Strom aus erneuerbaren Energien m?glichst effektiv und volkswirtschaftlich effizient bereitstellen und somit zur Erreichung der langfristigen klima- und energiepolitischen Ziele beitragen zu k?nnen?

 

Einflussfaktoren auf den Netzausbaubedarf

Um die Netzinfrastruktur an die neuen Anforderungen anzupassen, kann diese nicht nur ausgebaut, sondern auch optimiert und verst?rkt werden. So k?nnen die vorhandenen übertragungskapazit?ten erh?ht oder effizienter genutzt werden. Dazu geh?rt zum Beispiel: der Einsatz von Leiterseil-Temperaturmonitoring und Hochtemperaturseilen, die Vergr??erung bestehender Leiterseilquerschnitte sowie der Einsatz von FACTS (Flexible AC Transmission Systems) und Phasenschiebergeneratoren zur Blindleistungskompensation, gezielten Steuerung der Lastflüsse und Netzstabilisierung.

Schlie?lich ist zu untersuchen, wo das Optimum zwischen dem Ausbau der Netzkapazit?ten einerseits und einer zeitweisen Begrenzung der nur selten auftretenden maximalen Einspeisung erneuerbarer Energien andererseits liegt.

Desweiteren gibt es Ma?nahmen, die das Energiesystem flexibilisieren k?nnen, wie zum Beispiel eine Verst?rkung des nachfrageseitigen Lastmanagements (Demand-Side-Management), der Einsatz von Speichern, die Verknüpfung dezentraler Anlagen zu virtuellen Kraftwerken oder der Aufbau ?intelligenter“ Netze, um Erzeugungsanlagen, Netzkomponenten, Speicher und Verbraucher auf einander abgestimmt zu steuern. Diese k?nnen so eingesetzt werden, dass sie den Netzausbaubedarf reduzieren.

 

Bundesweite Netzentwicklungsplanung

Mit dem im Jahr 2009 verabschiedeten Energieleitungsausbaugesetz (EnLAG) wurden erstmalig die notwendigen Leitungsbauma?nahmen auf H?chstspannungsebene in Deutschland gesetzlich festgestellt. Da damit bereits gesetzlich verankert ist, welche Leitungen notwendig sind, wird eine Diskussion darüber w?hrend des laufenden Zulassungsverfahrens verkürzt. Somit erm?glicht das EnLAG den L?ndern, die Bauvorhaben schneller zu genehmigen. Die Bundesnetzagentur dokumentiert kontinuierlich den aktuellen Stand der Genehmigungsverfahren der 24 Netzausbauprojekte (EnLAG-Monitoring). Die Informationen zu den Bau- und Planungsfortschritten erh?lt sie quartalsm??ig von den vier übertragungsnetzbetreibern.

Seit 2011 haben die vier deutschen übertragunsnetzbetreiber (50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW) den Auftrag, gemeinsam j?hrlich einen Netzentwicklungsplan für den Ausbau der übertragungsnetze zu erarbeiten (erstmalig zum 3. Juni 2012). Rechtliche Grundlage ist das novellierte Energiewirtschaftsgesetz (EnWG), insbesondere die Paragrafen 12a bis e EnWG. Der Netzentwicklungsplan soll alle Ma?nahmen enthalten, die in den n?chsten zehn Jahren für einen sicheren und zuverl?ssigen Netzbetrieb erforderlich sind, um das Netz bedarfsgerecht zu optimieren, verst?rken und auszubauen.

Dieses regelm??ig durchzuführende Verfahren der bundesweiten Netzausbauplanung umfasst die folgenden fünf aufeinander aufbauenden Schritte:

  1. Im ersten Schritt erstellen die übertragungsnetzbetreiber j?hrlich einen Szenariorahmen mit mindestens drei Szenarien. Sie stellen die für die n?chsten zehn Jahre wahrscheinlichen Entwicklungen in den Bereichen erneuerbare Energien, konventionelle Energien und Energieverbrauch dar. Der Szenariorahmen wird der Bundesnetzagentur vorgelegt und ?ffentlich konsultiert.
  2. Die Szenarien bilden die Grundlage für die darauf folgenden Strommarkt- und Netzsimulationen der übertragungsnetzbetreiber zur Bestimmung des Netzentwicklungsbedarfs im übertragungsnetz (Netzentwicklungsplan, NEP). Die Netzausbauplanung muss grunds?tzlich nach dem NOVA-Prinzip (Netzoptimierung vor -verst?rkung vor -ausbau) erfolgen. Seit 2013 wird zus?tzlich ein Offshore-Netzentwicklungsplan (O-NEP) für den Anschluss von Offshore-Windenergieparks an das übertragungsnetz auf dem Festland erstellt. Es folgt die Konsultation der ?ffentlichkeit, worauf die übertragungsnetzbetreiber die Entwürfe des NEP und des O-NEP überarbeiten.
  3. Danach prüft die Bundesnetzagentur die Pl?ne und führt eine strategische Umweltprüfung durch. Der NEP und der O-NEP werden nach einer weiteren Konsultation mit der ?ffentlichkeit der Bundesregierung (mindestens alle drei Jahre) als Entwurf für einen Bundesbedarfsplan übermittelt. Der Gesetzgeber erl?sst den Bundesbedarfsplan. Damit wird festgestellt, dass die im Plan enthaltenen Vorhaben energiewirtschaftlich notwendig sind und vordringlich gebraucht werden.
  4. Hierauf folgt die Bundesfachplanung (Ebene der ⁠Raumordnung⁠), bei der die Trassenkorridore in einem Bundesnetzplan festgelegt werden. Sie wird durch das Netzausbaubeschleunigungsgesetz übertragungsnetz (NABEG) geregelt. Demnach führt die Bundesnetzagentur bei den im Bundesbedarfsplan als l?nderübergreifend oder grenzüberschreitend gekennzeichneten H?chstspannungsleitungen auf Antrag eines übertragungsnetzbetreibers die Bundesfachplanung durch.
  5. Das nachfolgende Planfeststellungsverfahren prüft den genauen Trassenverlauf und mündet im Planfeststellungsbeschluss.

Mit den Regelungen in NABEG und EnWG soll die Bürgerbeteiligung deutlich verbessert und mehr Transparenz auf allen Verfahrensebenen erreicht werden. Eine h?here Akzeptanz kann dann im Ergebnis auch zu einer Beschleunigung des Verfahrens führen.

 

Europ?ischer Netzausbau

Um Leistungsschwankungen gro?r?umig ausgleichen sowie europaweite und transkontinentale Potenziale der erneuerbaren Energien nutzen zu k?nnen, wird der grenzübergreifende Stromhandel immer wichtiger. Das europ?ische Verbundnetz, insbesondere die Grenzkuppelleitungen sind dafür auszubauen. Ein Overlay-Netz, das Gro?projekte oder Regionen gro?r?umig verbinden soll, k?nnte dabei zukünftig das europ?ische Drehstromnetz erg?nzen. Wenn das Energiesystem gesamteurop?isch betrachtet wird, k?nnte dies den notwendigen Netz- und Speicherausbau in Deutschland verringern.

Im Vorhaben ?e-HIGHWAY 2050“ soll eine neue Methodik zur Planung eines pan-europ?ischen Supergrids – den sogenannten Electricity Highways – für die Zeit zwischen 2020 und 2050 entwickelt werden. Das Konsortium setzt sich aus übertragungsnetzbetreibern, Forschungseinrichtungen, Universit?ten, Industrieverb?nden und einer Nichtregierungsorganisation zusammen. ?e-HIGHWAY 2050“ wird vom siebten Forschungsrahmenprogramm der EU gef?rdert.

 

Umweltauswirkungen

Der Aus- und Umbau der Stromnetze ist notwendig für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien. Allerdings sollte die anstehende Netzentwicklung so umweltvertr?glich und raumsparend wie m?glich geplant werden. Nachfolgend werden die Umweltauswirkungen von H?chstspannungs-Freileitungen und -Erdkabeln dargestellt.

Freileitungen

  • M?gliche Gesundheitsrisiken durch elektrische und magnetische Felder (bisher noch immer Unsicherheiten in der Wissenschaft)
  • Beeintr?chtigung des Landschaftsbildes
  • Ger?usche durch Koronaentladung in direkter Umgebung bei bestimmten Wetterlagen
  • witterungsbedingte Gefahren wie Eisbruch, Mastbruch, Blitzeinschlag
  • Gef?hrdung von V?geln durch Leitungsanflug (insbesondere Zugv?gel)
  • Schneisenbildung im Wald und Zerschneidung von Lebensr?umen (bspw. zerschneiden Freileitungen mitunter Schlaf- und Nahrungsgebiete für V?gel)

Erdkabel

  • w?hrend der Kabelverlegung ist die Fl?cheninanspruchnahme und Bodenbewegung umfangreicher als bei Freileitungen
  • magnetisches Feld (nimmt rasch mit der Entfernung ab)
  • Bodenerw?mung und -austrocknung, Drainagewirkung
  • eingeschr?nkte landwirtschaftliche Nutzung
  • Schneisenbildung im Wald führt zu Ver?nderungen des Lebensraums (Kabeltrasse mit Schutzstreifen darf nicht bebaut und muss von tiefwurzelnden Pflanzen freigehalten werden)
  • Bodenver?nderungen in Mooren und Feuchtgebieten

Zwar wird bei Erdkabeln das Landschaftsbild kaum beeintr?chtigt und sie stellen kein Risiko für V?gel dar. In der Planung von Netzausbauma?nahmen sind aber s?mtliche Vor- und Nachteile von Freileitungen und Erdkabeln sowohl unter ?kologischen als auch technischen und ?konomischen Aspekten zu prüfen. Erdkabel führen nicht in allen F?llen zu einer h?heren Akzeptanz. Ihr Einsatz im Hoch- und H?chstspannungsnetz ist mit neuen Herausforderungen verbunden: wie technische Risiken, finanzieller Mehraufwand sowie st?rkere Eingriffe in die Boden?kologie oder Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Nutzung. Auf 380-kV-Ebene sind gem?? Paragraf 2 EnLAG vier und im Entwurf des Bundesbedarfsplangesetzes zwei weitere Erdkabel-Pilotprojekte vorgesehen.

Generell sind die Auswirkungen auf die Umwelt zu begrenzen. M?gliche Ma?nahmen sind beispielsweise Vogelschutzmarker an den Freileitungen, um Kollisionen von V?geln zu vermeiden, Einsatz von in das Landschaftsbild eingepasste Masttypen, die Bündelung mit anderen Infrastrukturma?nahmen unter Berücksichtigung der Anwohnerinteressen, die Nutzung vorhandener Trassen oder die Vergr??erungen der Abst?nde zu Siedlungen und ?kologisches Schneisenmanagement. Das Energie-Forschungszentrum Niedersachsen hat im Auftrag des ⁠BMU⁠ eine umfassende Studie zum Thema ??kologische Auswirkungen von 380-kV-Erdleitungen und HGü-Erdleitungen" erstellt.

 

Akzeptanz

Der Widerstand der betroffenen Bev?lkerung und Naturschützer richtet sich vor allem gegen den Bau weiterer Freileitungen aufgrund der Auswirkungen auf Mensch, Natur und Landschaftsbild. Eine h?here Akzeptanz von Netzausbauprojekten kann im Ergebnis den Ausbau beschleunigen. Dazu sollten die Entscheidungstr?ger die Bev?lkerung frühzeitig in die Planungs- und Genehmigungsverfahren einbinden, Entscheidungsprozesse transparent gestalten sowie Konflikte sachgerecht und fair bew?ltigen. Das Netz schonend auszubauen und negative Auswirkungen angemessen finanziell oder materiell zu kompensieren, st?rkt die Akzeptanz darüber hinaus ma?geblich. Zudem sind auf allen Entscheidungsebenen, an denen die ?ffentlichkeit beteiligt ist, Umweltprüfungen durchzuführen. Wichtig ist, dass bei konkreten Pl?nen und Projekten immer alle betroffenen Umweltbelange (Fl?cheninanspruchnahme, ⁠Biodiversit?t⁠, Bodenschutz, Gesundheit u.a.) abgewogen und umweltvertr?gliche L?sungen gefunden werden.

Für eine erfolgreiche Energiewende muss eine gesamtgesellschaftliche Akzeptanz für die neuen Techniken sowie den notwendigen Netz- und Speicherausbau geschaffen werden. Es muss verst?ndlich werden, dass sich die Umstellung des Energiesystems auf erneuerbare Energien zukünftig regional vermehrt auf Mensch, Natur und Landschaft auswirken wird. Dies ist aber erforderlich, um die Umweltsch?den durch die Nutzung fossiler Energietr?ger insgesamt zu reduzieren. Nur so k?nnen wir den ⁠Klimawandel⁠ begrenzen und damit auch die natürlichen Lebensgrundlagen und die Landschaft als Ganzes erhalten.