Studie: 50 Prozent Erneuerbare Energien in Europa bis 2030 sind bei stärkerer Integration gut darstellbar

Die Schwankungen bei der Erzeugung von Wind- und Sonnenstrom in den einzelnen Ländern lassen sich durch grenzüberschreitende Stromtransporte großteils ausgleichen.

Eine noch engere Vernetzung der zentralwesteuropäischen Stromsysteme von Frankreich, der Schweiz, Österreich, den Benelux-Ländern und Deutschland (CWE-Region) kann entscheidend dazu beitragen, die Aufwendungen für den Ausgleich von wetterabhängiger Wind- und Sonnenenergie zu reduzieren und die Anforderungen an das restliche Stromsystem zu senken. Das sind die zentralen Ergebnisse einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) im Auftrag von Agora Energiewende.

Der Studie liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Wind- und Solarenergie sich angesichts der Klima- und Energieziele der Europäischen Union zum Mainstream in Europa entwickeln werden. So muss in 15 Jahren sowohl in Europa insgesamt als auch in der CWE-Region etwa die Hälfte des verbrauchten Stroms aus Erneuerbaren Energien stammen, damit die im Oktober 2014 beschlossenen EU-2030-Ziele erreicht werden. Der Großteil davon (etwa ein Drittel der Stromerzeugung) wird absehbar aus Windkraft und Sonnenenergie stammen, da diese die Erneuerbaren Energiequellen mit den geringsten Kosten sind. Aufgrund ihrer wetterabhängigen Stromproduktion stellen Wind- und Solarstromanlagen die nationalen Stromsysteme jedoch vor Herausforderungen, da Schwankungen ihrer Stromerzeugung unter anderem von den übrigen Kraftwerken, den Stromverbrauchern und Speichern ausgeglichen werden müssen.

Die Studie ist nun der Frage nachgegangenen, inwieweit  die weitere Vernetzung der Stromsysteme in der CWE-Region die wetterabhängigen Erzeugungsschwankungen für alle Länder gemeinsam verringern kann, weil Unterschiede beim Wetter sich auf europäische Ebene aufheben. Dazu wurde für ein komplettes Wetterjahr die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien bei einem für 2030 prognostizierten Anlagenbestand simuliert. Zudem wurde angenommen, dass es zwar einen deutlichen Netzausbau geben wird, bis 2030 aber dennoch nur die Hälfte der im europäischen Netzentwicklungsplan vorgesehenen Verbindungsleitungen in der CWE-Region verwirklicht werden. Innerhalb der einzelnen CWE-Länder wird davon ausgegangenen, dass die dortigen Stromnetze 2030 frei von Engpässen sein werden.

Die Ergebnisse zeigen, dass eine engere Vernetzung der Stromsysteme von Frankreich, der Schweiz, von Österreich, den Benelux-Staaten und von Deutschland die Flexibilitätsanforderungen reduziert, die ansonsten mit den Schwankungen der Wind- und Solarstromproduktion einhergehen. Der Effekt ist so stark, dass die Schwankungen bei der Produktion von Windstrom über Zentralwesteuropa insgesamt gesehen nur noch die Hälfte der Summe der Schwankungen in den einzelnen Ländern beträgt. Die enger vermaschten Stromnetze ermöglichen es, regionale Wetterunterschiede und damit einhergehende Unterschiede bei der Windstromerzeugung großräumig auszugleichen. Eine im Rahmen der Studie erstellte Animation verdeutlicht diesen Mechanismus. Diese ist hier abrufbar. 

Die verstärkte Integration verhindert zudem, dass Strom aus Erneuerbaren Energien an Tagen mit viel Wind und Sonne ungenutzt verworfen werden muss, weil Erzeugungsüberschüsse in einer Region geringere Erzeugungsmengen in anderen Regionen ausgleichen. Im Vergleich zu Stromsystemen, die nicht miteinander gekoppelt sind, kann die ansonsten nötige Abregelung in 90 Prozent der Fälle vermieden werden. Zugleich steigt auch der monetäre Wert von Strom aus Erneuerbaren Energien.

Gleichwohl reduziert eine engere Vernetzung der zentralwesteuropäischen Stromsysteme den Flexibilitätsbedarf nicht auf null: Flexible Kraftwerke (Pumpspeicher, Gaskraftwerke) und Stromspeicher werden wichtiger, um Backup- und Ausgleichsfunktionen zu übernehmen, hingegen werden Kraftwerke, die im unflexiblen Dauerbetrieb arbeiten, nur noch zu einem Bruchteil benötigt werden. Die Betriebsweise des Kraftwerksparks ändert sich insofern grundlegend: Viele konventionelle Kraftwerke werden künftig innerhalb sehr kurzer Zeit auf Änderungen bei der Stromproduktion aus Erneuerbaren Energien reagieren müssen. Dies betrifft der Studie zufolge insbesondere den deutschen Kraftwerkspark.

„Die Studie zeigt, dass alle Länder in Zentralwesteuropa von einem Zusammenwachsen der Stromsystem profitieren können“, sagt Dr. Patrick Graichen, Direktor von Agora Energiewende. „Eine verstärkte Integration stabilisiert das Stromsystem insgesamt, sie reduziert die Kosten und ermöglicht den Einsatz von mehr Erneuerbaren Energien. Insofern muss – neben dem Netzausbau – eine stärkere Ausrichtung der  europäischen Strommarkt-Regularien an dem Paradigma der Flexibilität ein Kernelement der Energieunion sein.“