Stromnetze

Grundlage für Wachstum und Wohlstand

So selbstverständlich die Verfügbarkeit elektrischer Energie im Alltag für uns ist: Unsere Stromversorgung wird nur sichergestellt durch eine stabile, in Jahrzehnten gewachsene Energieinfrastruktur – ein komplexes Zusammenspiel aus Kraftwerken, Transformatoren, Speichern und Leitungen. Eine stabile Energieversorgung als Grundlage für Wachstum und Wohlstand ist für Deutschland als eine der führenden Industrienationen unverzichtbar.

Die Basis der Energieinfrastruktur ist das Stromnetz, das sich in mehrere Spannungsebenen unterteilt. Das Rückgrat der Energieinfrastruktur in Deutschland bilden die Strom-Transportnetze der Übertragungsnetzbetreiber. Verschiedene Netzbetreiber sind für unterschiedliche Bereiche – von der Höchstspannung bis zur Niederspannung – zuständig. Auf der Höchstspannungsebene transportieren die „Stromautobahnen“ der Republik mit bis zu 380 Kilovolt große Strommengen direkt von den Kraftwerken über weite Distanzen zu den Verteilernetzen in den Regionen. Darüber hinaus verbinden die Übertragungsnetze das deutsche Stromnetz mit dem der Nachbarländer und ermöglichen so den länderübergreifenden Energieaustausch in Europa. Insgesamt hat das Übertragungsnetz eine Länge von mehr als 35.000 km und sorgt dafür, dass allen 82 Millionen Einwohnern Deutschlands und der Wirtschaft rund um die Uhr ihrem individuellen Bedarf entsprechend Strom zur Verfügung steht.

In den Regionen selbst wird der Strom Schritt für Schritt auf eine niedrigere Spannung herunter geregelt, damit Haushalte schließlich Strom mit nur 230 bzw. 400 Volt aus der Steckdose erhalten. So genannte Verteilnetzbetreiber schließen auf dieser Niederspannungs- und Mittelspannungsebene lokale Stromabnehmer wie Einzelhaushalte an das Stromnetz an. Auf der regionalen Ebene wird der Strom ebenfalls durch Verteilnetzbetreiber über Mittelspannungsnetze verteilt. Zu den Abnehmern gehören hier größere Verbraucher, wie zum Beispiel energieintensive Unternehmen.

"n-1-sicher“: strenges Kriterium für hohes Sicherheitsniveau

Um die Stromversorgung in Deutschland und Europa so sicher wie möglich zu machen, ist das Übertragungsnetz – wie auch die Netze auf den anderen Spannungsebenen – besonders konzipiert und gebaut. Es funktioniert auch dann noch zuverlässig, wenn einzelne Leitungen ungeplant außer Betrieb gehen, zum Beispiel beim Einschlag eines Blitzes in einen Mast. Das Prinzip dieser Sicherheitsreserve heißt „(n-1)-Sicherheit“:

Der Grundsatz der (n-1)-Sicherheit in der Netzplanung besagt, dass in einem Netz bei prognostizierten maximalen Übertragungs- und Versorgungsaufgaben die Netzsicherheit auch dann gewährleistet bleibt, wenn eine Komponente, etwa ein Transformator oder ein Stromkreis, ausfällt oder abgeschaltet wird. Das heißt, es darf in diesem Fall nicht zu unzulässigen Versorgungsunterbrechungen oder einer Ausweitung der Störung kommen. Die Spannung muss innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben und die verbleibenden Betriebsmittel dürfen nicht überlastet werden.

Das „n-1-“-Prinzip dient auch als Kriterium bei den Netzberechnungen für die Erstellung des Netzentwicklungsplans.

„Neue Netze für neue Energien“: keine Energiewende ohne Netzausbau

Unsere Stromnetze stehen vor kontinuierlich wachsenden Herausforderungen. Der Ausbau der erneuerbaren Energien bringt Schwankungen in der Stromerzeugung und Belastungen der Netze mit sich, die von den Netzbetreibern beherrscht werden müssen.

Nur mit neuen Leitungen auf der Höchstspannungsebene können die Distanzen zwischen Erzeugungsschwerpunkten und Verbrauchszentren zukünftig überbrückt werden. Beispielsweise muss Strom, der in Windkraftanlagen in der Nordsee und Ostsee produziert wird, an die Verbrauchsorte im Süden transportiert werden. Daraus entsteht neuer Bedarf für Kapazitäten im Stromnetz. Zudem geht der zusätzliche Kapazitätsbedarf des Stromnetzes auf drei weitere Entwicklungen zurück: Wegen wetterbedingter Schwankungen wird die Stromerzeugung in überregionalen und regionalen Netzen ungleichmäßiger, was sich auf die Netzstabilität auswirkt. Die Stromerzeugung wird vielfältiger und dezentraler. Denn immer mehr kleine Stromerzeugungsanlagen wie Windparks müssen an das Netz angeschlossen werden. Auch sind die Stromflüsse heute wesentlich komplexer, da zum Beispiel der Strom nun in mehrere Richtungen fließt – auf seinem Weg von den Übertragungsnetzen über die Verteilernetze bis zum Verbraucher. Schließlich wird Deutschland als zentraleuropäisches Transitland perspektivisch deutlich mehr grenzüberschreitenden Stromhandel sowie Stromtransport abwickeln als andere Länder. Eine der wesentlichen energiepolitischen Zielsetzungen der EU ist das zunehmende Zusammenwachsen der nationalen Strommärkte in Europa zu einem einheitlichen europäischen Binnenmarkt für Strom. Dazu leisten die Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland mit ihren Stromnetzen einen entscheidenden Beitrag.

Verzögerter Netzausbau: Engpassmanagement der Übertragungsnetzbetreiber

Mehr Informationen zu Einspeisemanagement und Redispatch finden Sie auf den Webseiten der vier ÜNB:

Gegenwärtig wächst in Deutschland der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung jedoch deutlich schneller als der Ausbau des Netzes, das zum Transport der Energie erforderlich ist. Als Konsequenz daraus können temporäre Übertragungsengpässe entstehen. Im Übertragungsnetz wird von einem „Netzengpass“ gesprochen, wenn wegen fehlender Übertragungskapazität produzierter Strom von einem Erzeuger nicht zum Verbraucher gelangen kann. Solch eine Situation kann verschiedene Ursachen haben. Um diese Engpässe zu vermeiden oder ggf. zu beheben, stehen den Übertragungsnetzbetreibern verschiedene Maßnahmen im laufenden Netzbetrieb zur Verfügung. Zwei Maßnahmen sind das Einspeisemanagement und das Redispatch-Management.

Beide Verfahren dienen der Überbrückung von temporären Engpässen. Sie sind jedoch kein Ersatz für die grundsätzliche Behebung von dauerhaften Engpässen durch den Netzausbau.

Einspeisemangement: das Netz vor Überlastung schützen

Durch die oben genannten Schwankungen des ins Netz einzuspeisenden Stroms reichen die aktuell vorhandenen Netzkapazitäten nicht aus, um den insgesamt erzeugten Strom zu transportieren. Die Netzbetreiber wenden in den Fällen das Einspeisemanagement (EisMan) an, um Netzengpässe zu vermeiden und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Die Netzbetreiber speisen in diesen Situationen weniger Energie aus dem grundsätzlich bevorrechtigten, durch erneuerbare Energien gewonnen Strom ins Netz ein. Konkret werden dann bspw. Windkraftanlagen temporär gedrosselt oder Wechselrichter bei Solaranlagen ausgeschaltet. Grundsätzlich wenden die Netzbetreiber das Einspeisemanagement nur als finale Option zur Engpassvermeidung an. Dieses Verfahren unterscheidet sich von der Spitzenkappung, welche schon bei der Netzplanung Anwendung findet.

Redispatch: Stromflüsse in unterschiedlichen Richtungen balancieren

Redispatch ist eine Maßnahme zur Steuerung des Stromflusses. Bestimmte Teile im Stromnetz werden dabei unter Nutzung physikalischer Gesetze entlastet. Beim Redispatch wird die Kraftwerksleistung auf der einen Seite der Leitung gezielt reduziert und auf der anderen Seite gezielt erhöht. Dadurch wird der Gesamtstrom auf der Leitung verringert. Die notwendigen Absprachen dazu werden zwischen dem jeweiligen Netzbetreiber und den zuständigen Kraftwerksbetreibern getroffen.