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Pilotprojekt Dezentralisierung
Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
Dr. Matthias Koch, Christoph Heinemann, Moritz Vogel, Dr. Tilman
Hesse, Dr. Eckehard Tröster, Sabrina Hempel, Daniel Masendorf und
Dr. Markus Kahles
Mainz / Freiburg / Darmstadt / Würzburg, 12. Juli 2021
2
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Überblick
● Bearbeitungszeitraum: 12/2019 – 02/2021
● Projektaufbau
‒ Phase I „Überblick“: AP1 „Stärken & Schwächen“, AP2 „Bestandsaufnahme“
‒ Phase II „Bewertung“: AP3 „Vergleich & Bewertung“, AP4 „Optimierung“
‒ Phase III „Fahrplan“: AP6 „Organisation“, AP7 „Infrastruktur“
‒ AP5 „rechtliche Rahmenbedingungen“
● Workshops & Kooperation
‒ Netzsimulation und dezentrale Optimierung (19.05.2020)
‒ Akteure und möglichen Rollen (04.11.2020)
‒ Flexibilitätsstudie Rheinland-Pfalz
‒ Energieagentur Rheinland-Pfalz
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
3
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Ergebnisse
● Strukturierung und Analyse des
Themas „Dezentralisierung“ anhand
verschiedener Dimensionen
● Beispielhafte Optimierung für
Rheinland-Pfalz (energynautics)
● Weiterentwicklung der rechtlichen
Rahmenbedingungen bei einer
stärkeren Dezentralisierung des
Strom-Wärme-Systems (Stiftung
Umweltenergierecht)
● 15 Leitplanken für einen möglichst
großen Nutzen aus einer
Dezentralisierung des Strom-Wärme-
Systems
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Pilotprojekt-Dezentralisierung-2021.pdf
4
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Dezentralisierung der
Stromerzeugung
● In einem Energiesystem, welches zu 100 % auf erneuerbaren
Energien beruht, nehmen kleinteilige und lastnah in die
Verteilnetze einspeisende Stromerzeugungsanlagen eine
wichtige Rolle ein.
● Auch die Sektorenkopplung wird überwiegend auf der
Verteilnetzebene stattfinden (z.B. über Wärmepumpen und
Elektrofahrzeuge) und sollte mit einem lokalen Ausbau
erneuerbarer Energien einhergehen.
 Eine Dezentralisierung der Stromerzeugung findet somit bis
zu einem gewissen Grad ohnehin statt.
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
5
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Dezentrale und zentrale
Elemente ergänzen sich
● In der Transformationsphase sind zunächst
Gestaltungsspielräume vorhanden, z.B. für den
Technologiemix und die regionale Verteilung des EE-Ausbaus.
● Langfristig müssen alle geeigneten Potenziale für die
Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien erschlossen
werden, um die stark steigende Stromnachfrage zu decken.
● Der Strommix setzt sich in einem klimaneutralen
Energiesystem aus onshore Windenergie und aus zumeist
lastnahen PV-Anlagen zusammen, kombiniert mit offshore
Windenergie.
 Dezentrale und zentrale Erzeugungstechnologien versorgen
gemeinsam das Stromsystem.
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
6
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Teilhabe am Energiesystem
ermöglichen
● Ein dezentrales Strom-Wärme-System bringt neue Rollen und
Aufgabengebiete für bisherige Akteure mit sich.
● Dadurch besteht die Möglichkeit, lokale Akteure (Bürger*Innen,
Unternehmen, Gemeinden, Stadtwerke) prozedural und
finanziell aktiv in die Energiewende einzubinden (aktive
Kunden, EE-Gemeinschaften).
● Kommunen sollten sich ihrer Vorbildwirkung bewusst sein und
diese weiter verstärkt nutzen (z.B. regionale Energiekonzepte,
EE-Ausbau, Modernisierung öffentlicher Gebäude und
Fahrzeugflotten).
● Verteilnetzbetreibern kommt in einem dezentralisierten
Energiesystem eine noch entscheidendere Rolle zur
Gewährleistung der Versorgungssicherheit zu.
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
7
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Eigenversorgung und lokale
Nutzung von EE-Strom
● Eigenversorgung und lokale Nutzung von selbst erzeugtem
Strom aus erneuerbaren Energien sind Merkmale eines
dezentralen Energiesystems.
● Im Bundesrecht fehlt ein stimmiges Leitbild zur Einbindung von
Eigenversorgern und Erneuerbare-Energien-Gemeinschaften in
das System und zur lokalen Nutzung des Stroms untereinander.
● Die aktuellen Änderungen im EEG 2021 bei Eigenversorgung
und Mieterstrom reichen hierfür nicht aus.
● Auf Bundesebene ist daher die Schaffung geeigneter
Rahmenbedingungen im Sinne einer Strategie für dezentrale
Stromerzeugung durch Prosumer notwendig.
● Einführung einer PV-Pflicht auf Gebäuden auf Landesebene
möglich, soweit Bund keine Regelung dazu erlässt.
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
8
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Optimierungsebene
und Netzausbau
● Szenarienanalyse für 2030 – 2040 – 2050
‒ Basisszenario: zentrale Optimierung anhand
der Börsenstrompreise
‒ Dezentrales Szenario: Maximierung des
Eigenverbrauchs in den Waben
‒ Sensitivitätsanalyse für dezentrales Szenario:
mehr Speicherausbau
● Regionalisierung von Last und EE anhand
von Strukturmerkmalen und Potenzialflächen
● Wabenbildung: benachbarte
Verbandsgemeinden, über 110 kV Netz
verbunden, ähnliche Größe, Kombination aus
Regionen mit EE-Überschüssen und EE-
Defiziten wenn möglich
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
Abbildungen: Stromnetz ab der 110 kV –
Ebene (oben), EE-Bilanz 2030 und
Einteilung in Energiewaben (unten)
Quelle: Energynautics GmbH
9
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Ergebnisse für das Basisszenario
● Netzausbau vor allem in den nächsten 10 Jahren, damit in 2030 rund
9 GW Wind und 6 GW PV in das HS-Netz einspeisen können.
● Trade-off zwischen EE-Abregelung und Netzausbau
● Austausch mit Übertragungsnetz nimmt von 2030 bis 2050 zu
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
Abbildung: Key-Performance-
Indikatoren für Rheinland-Pfalz
im Basisszenario
Quelle: Energynautics GmbH
10
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Ergebnisse für das Dezentral-
Szenario: mehr Speicherausbau
● Trade-off zwischen EE-Abregelung vs. Netzausbau vs. Speicherausbau
● Erforderliche Investitionen für Speicherausbau sind deutlich größer als
für Netzausbau: Investition bis 2030 mehr als doppelt so hoch für
Speicher-Szenario
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
Abbildung: Key-Performance-
Indikatoren für Rheinland-
Pfalz im Dezentral-Szenario
Quelle: Energynautics GmbH
11
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Infrastrukturelle Folgen
● Stromnetze
‒ Ausbaubedarf auf allen Netzebenen
‒ Wichtige Ergänzung: lastnaher EE-Ausbau und Speicher
● Wärmenetze
‒ Startpunkt für dezentrale Strom-Wärme-Systeme, kommunale
Wärmeplanung, Nutzung von Abwärme
‒ Sanierungsrate und zukünftige Wärmedichten beachten
● Wasserstoffnetze
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Großabnehmer und Backup-Kraftwerke
‒ Vorrangige Elektrifizierung dezentraler Anwendungen (z.B. Gebäudewärme
und Mobilität)
Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
12
www.oeko.de Leitplanken für einen möglichst großen
Nutzen aus einer Dezentralisierung
des Strom-Wärme-Systems
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, 12.07.2021
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Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats
, 12.07.2021
Ihre Ansprechpartner
Dr. Matthias Koch
Senior Researcher
Öko-Institut e.V., Geschäftsstelle Freiburg
Postfach 17 71 Telefon: +49 761 45295-218
79017 Freiburg Email: m.koch@oeko.de
Dr. Markus Kahles
Forschungsgebietsleiter
Stiftung Umweltenergierecht
Friedrich-Ebert-Ring 9 Telefon: +49 (0)931 794077-16
97072 Würzburg Email: kahles@stiftung-umweltenergierecht.de
Dr.-Ing. Eckehard Tröster
Geschäftsführer & Senior Consultant
Energynautics GmbH
Robert-Bosch-Str. 7 Telefon: +49 (0)6151 78581 03
64293 Darmstadt Email: e.troester@energynautics.com
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Pilotprojekt Dezentralisierung - Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats

  • 1. www.oeko.de Pilotprojekt Dezentralisierung Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats Dr. Matthias Koch, Christoph Heinemann, Moritz Vogel, Dr. Tilman Hesse, Dr. Eckehard Tröster, Sabrina Hempel, Daniel Masendorf und Dr. Markus Kahles Mainz / Freiburg / Darmstadt / Würzburg, 12. Juli 2021
  • 2. 2 www.oeko.de Überblick ● Bearbeitungszeitraum: 12/2019 – 02/2021 ● Projektaufbau ‒ Phase I „Überblick“: AP1 „Stärken & Schwächen“, AP2 „Bestandsaufnahme“ ‒ Phase II „Bewertung“: AP3 „Vergleich & Bewertung“, AP4 „Optimierung“ ‒ Phase III „Fahrplan“: AP6 „Organisation“, AP7 „Infrastruktur“ ‒ AP5 „rechtliche Rahmenbedingungen“ ● Workshops & Kooperation ‒ Netzsimulation und dezentrale Optimierung (19.05.2020) ‒ Akteure und möglichen Rollen (04.11.2020) ‒ Flexibilitätsstudie Rheinland-Pfalz ‒ Energieagentur Rheinland-Pfalz Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021
  • 3. 3 www.oeko.de Ergebnisse ● Strukturierung und Analyse des Themas „Dezentralisierung“ anhand verschiedener Dimensionen ● Beispielhafte Optimierung für Rheinland-Pfalz (energynautics) ● Weiterentwicklung der rechtlichen Rahmenbedingungen bei einer stärkeren Dezentralisierung des Strom-Wärme-Systems (Stiftung Umweltenergierecht) ● 15 Leitplanken für einen möglichst großen Nutzen aus einer Dezentralisierung des Strom-Wärme- Systems Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021 https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Pilotprojekt-Dezentralisierung-2021.pdf
  • 4. 4 www.oeko.de Dezentralisierung der Stromerzeugung ● In einem Energiesystem, welches zu 100 % auf erneuerbaren Energien beruht, nehmen kleinteilige und lastnah in die Verteilnetze einspeisende Stromerzeugungsanlagen eine wichtige Rolle ein. ● Auch die Sektorenkopplung wird überwiegend auf der Verteilnetzebene stattfinden (z.B. über Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge) und sollte mit einem lokalen Ausbau erneuerbarer Energien einhergehen.  Eine Dezentralisierung der Stromerzeugung findet somit bis zu einem gewissen Grad ohnehin statt. Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021
  • 5. 5 www.oeko.de Dezentrale und zentrale Elemente ergänzen sich ● In der Transformationsphase sind zunächst Gestaltungsspielräume vorhanden, z.B. für den Technologiemix und die regionale Verteilung des EE-Ausbaus. ● Langfristig müssen alle geeigneten Potenziale für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien erschlossen werden, um die stark steigende Stromnachfrage zu decken. ● Der Strommix setzt sich in einem klimaneutralen Energiesystem aus onshore Windenergie und aus zumeist lastnahen PV-Anlagen zusammen, kombiniert mit offshore Windenergie.  Dezentrale und zentrale Erzeugungstechnologien versorgen gemeinsam das Stromsystem. Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021
  • 6. 6 www.oeko.de Teilhabe am Energiesystem ermöglichen ● Ein dezentrales Strom-Wärme-System bringt neue Rollen und Aufgabengebiete für bisherige Akteure mit sich. ● Dadurch besteht die Möglichkeit, lokale Akteure (Bürger*Innen, Unternehmen, Gemeinden, Stadtwerke) prozedural und finanziell aktiv in die Energiewende einzubinden (aktive Kunden, EE-Gemeinschaften). ● Kommunen sollten sich ihrer Vorbildwirkung bewusst sein und diese weiter verstärkt nutzen (z.B. regionale Energiekonzepte, EE-Ausbau, Modernisierung öffentlicher Gebäude und Fahrzeugflotten). ● Verteilnetzbetreibern kommt in einem dezentralisierten Energiesystem eine noch entscheidendere Rolle zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit zu. Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021
  • 7. 7 www.oeko.de Eigenversorgung und lokale Nutzung von EE-Strom ● Eigenversorgung und lokale Nutzung von selbst erzeugtem Strom aus erneuerbaren Energien sind Merkmale eines dezentralen Energiesystems. ● Im Bundesrecht fehlt ein stimmiges Leitbild zur Einbindung von Eigenversorgern und Erneuerbare-Energien-Gemeinschaften in das System und zur lokalen Nutzung des Stroms untereinander. ● Die aktuellen Änderungen im EEG 2021 bei Eigenversorgung und Mieterstrom reichen hierfür nicht aus. ● Auf Bundesebene ist daher die Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen im Sinne einer Strategie für dezentrale Stromerzeugung durch Prosumer notwendig. ● Einführung einer PV-Pflicht auf Gebäuden auf Landesebene möglich, soweit Bund keine Regelung dazu erlässt. Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021
  • 8. 8 www.oeko.de Optimierungsebene und Netzausbau ● Szenarienanalyse für 2030 – 2040 – 2050 ‒ Basisszenario: zentrale Optimierung anhand der Börsenstrompreise ‒ Dezentrales Szenario: Maximierung des Eigenverbrauchs in den Waben ‒ Sensitivitätsanalyse für dezentrales Szenario: mehr Speicherausbau ● Regionalisierung von Last und EE anhand von Strukturmerkmalen und Potenzialflächen ● Wabenbildung: benachbarte Verbandsgemeinden, über 110 kV Netz verbunden, ähnliche Größe, Kombination aus Regionen mit EE-Überschüssen und EE- Defiziten wenn möglich Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021 Abbildungen: Stromnetz ab der 110 kV – Ebene (oben), EE-Bilanz 2030 und Einteilung in Energiewaben (unten) Quelle: Energynautics GmbH
  • 9. 9 www.oeko.de Ergebnisse für das Basisszenario ● Netzausbau vor allem in den nächsten 10 Jahren, damit in 2030 rund 9 GW Wind und 6 GW PV in das HS-Netz einspeisen können. ● Trade-off zwischen EE-Abregelung und Netzausbau ● Austausch mit Übertragungsnetz nimmt von 2030 bis 2050 zu Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021 Abbildung: Key-Performance- Indikatoren für Rheinland-Pfalz im Basisszenario Quelle: Energynautics GmbH
  • 10. 10 www.oeko.de Ergebnisse für das Dezentral- Szenario: mehr Speicherausbau ● Trade-off zwischen EE-Abregelung vs. Netzausbau vs. Speicherausbau ● Erforderliche Investitionen für Speicherausbau sind deutlich größer als für Netzausbau: Investition bis 2030 mehr als doppelt so hoch für Speicher-Szenario Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021 Abbildung: Key-Performance- Indikatoren für Rheinland- Pfalz im Dezentral-Szenario Quelle: Energynautics GmbH
  • 11. 11 www.oeko.de Infrastrukturelle Folgen ● Stromnetze ‒ Ausbaubedarf auf allen Netzebenen ‒ Wichtige Ergänzung: lastnaher EE-Ausbau und Speicher ● Wärmenetze ‒ Startpunkt für dezentrale Strom-Wärme-Systeme, kommunale Wärmeplanung, Nutzung von Abwärme ‒ Sanierungsrate und zukünftige Wärmedichten beachten ● Wasserstoffnetze ‒ Anschluss an künftige Wasserstofffernleitungen für industrielle Großabnehmer und Backup-Kraftwerke ‒ Vorrangige Elektrifizierung dezentraler Anwendungen (z.B. Gebäudewärme und Mobilität) Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021
  • 12. 12 www.oeko.de Leitplanken für einen möglichst großen Nutzen aus einer Dezentralisierung des Strom-Wärme-Systems Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021
  • 13. 13 www.oeko.de Pilotprojekt Dezentralisierung – Impulsreferat für die Sitzung des Energiebeirats , 12.07.2021 Ihre Ansprechpartner Dr. Matthias Koch Senior Researcher Öko-Institut e.V., Geschäftsstelle Freiburg Postfach 17 71 Telefon: +49 761 45295-218 79017 Freiburg Email: m.koch@oeko.de Dr. Markus Kahles Forschungsgebietsleiter Stiftung Umweltenergierecht Friedrich-Ebert-Ring 9 Telefon: +49 (0)931 794077-16 97072 Würzburg Email: kahles@stiftung-umweltenergierecht.de Dr.-Ing. Eckehard Tröster Geschäftsführer & Senior Consultant Energynautics GmbH Robert-Bosch-Str. 7 Telefon: +49 (0)6151 78581 03 64293 Darmstadt Email: e.troester@energynautics.com
  • 14. www.oeko.de Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Thank you for your attention! Haben Sie noch Fragen? Do you have any questions? ?