Herausforderungen beim Einsatz von Top-Down-Flexibilität für den Netzausbau über alle Spannungsebenen hinweg (Büttner et al., 2025)
Clara Büttner, Katharina Esterl, Birgit Schachler, Ilka Cußmann
Die Energiewende in Deutschland erfordert eine umfassende Umgestaltung der Stromnetze auf allen Ebenen, wodurch diese für die Erreichung der Klimaziele und die Integration erneuerbarer Energien in allen Energiesektoren von zentraler Bedeutung sind. Derzeit stellt die Netzinfrastruktur jedoch einen kritischen Engpass dar. Insbesondere die Rolle der Mittel- und Niederspannungsnetze verändert sich. Historisch gesehen wurden Mittel- und Niederspannungsnetze für die Verteilung von Strom aus dem Übertragungsnetz an die Verbraucher konzipiert, müssen sich nun aber anpassen, um dezentrale Erzeugung, erhöhte Flexibilität und neue Anforderungen aufgrund der Sektorkopplung zu berücksichtigen. Flexibilitätsoptionen wie Lastmanagement und Energiespeicherung bieten potenzielle Lösungen, deren effizienter Einsatz jedoch eine optimierte Koordination erfordert. Um zur Ermittlung einer wirksamen Koordinationsstrategie beizutragen, wurde das Open-Source-Tool eGo (Electricity Grid Optimization) entwickelt. Ziel ist es, den Ausbaubedarf des Netzes auf allen Ebenen in Deutschland unter Berücksichtigung von Flexibilitätsoptionen aus den Bereichen Strom, Wärme, Gas und Mobilität mit einem Top-down-Ansatz zu quantifizieren. Die Methode wird auf ein mittelfristiges Szenario für das Jahr 2035 angewendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Top-down-Optimierung der Netzsteuerung zwar für Höchst- und Hochspannungsnetze effektiv ist, aber den Ausbaubedarf in Mittel- und Niederspannungsnetzen verschärfen kann. Infolgedessen können Flexibilitätsoptionen die Systemkosten nur um 1 % senken, wenn man den Erweiterungsbedarf auf allen Netzebenen berücksichtigt. Die Einschränkung intermittierender erneuerbarer Energien kann um 71 % deutlich reduziert werden. Eine koordinierte Verteilung zwischen Netzbetreibern und Netzebenen ist daher unerlässlich, um Flexibilitätsoptionen voll auszuschöpfen und sicherzustellen, dass die Energiewende im gesamten Stromnetz effizient voranschreitet.
Erschienen in: Environmental Research: Energy, Volume 2, 2025.