Anforderungen an die lokale Infrastruktur zur Steigerung der Eigenversorgung im Verteilnetz

Die mögliche Integration der zum Erreichen der Klimaschutzziele erforderlichen Stromerzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien in das Verteilnetz sowie der zu
erwartende Anstieg von steuerbaren Stromverbrauchern schaffen die Möglichkeit,
Stromerzeugung und -verbrauch bereits auf den unteren Spannungsebenen des Elektrizitätsversorgungssystems aktiv zusammenzuführen. Eine Steigerung der Eigenversorgung im Verteilnetz kann sich positiv auf die Akzeptanz der Energiewende auswirken,
da in großen Teilen der Bevölkerung ein gesellschaftlicher Wille zu beobachten ist, lokal
erzeugten Strom auch lokal zu verbrauchen. Verschiedene Forschungsvorhaben zeigen zudem, dass durch eine möglichst lokale Bilanzierung von Stromerzeugung und
-verbrauch der überregionale Stromnetzausbaubedarf reduziert werden kann. Diese
Untersuchungen erfolgen jedoch überwiegend aus einer zentralen, überregionalen Perspektive mit einer nur begrenzten Betrachtung der lokalen Ebene. Eine konkrete Betrachtung der Anforderungen, welche sich aus einer Steigerung der Eigenversorgung im
Verteilnetz an die lokale Infrastruktur ergeben, ndet dabei nicht statt.
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, die Anforderungen an die lokale Infrastruktur bei einer stückweisen Steigerung der Eigenversorgung auf der Mittel- und
Niederspannungsebene zu untersuchen.
Hierzu wird ein mehrstu ges Verfahren entwickelt, welches auf Basis georeferenzierter
Eingangsdaten für ein gegebenes Versorgungsgebiet und einen vorgegebenen Mindestgrad an Eigenversorgung die erforderlichen Stromerzeugungsanlagen und Stromspeicher sowie das Mittel- und Niederspannungsnetz kostenminimal auf der grünen
Wiese unter Berücksichtigung eines Bottom-Up-Bilanzierungsmechanismus ausgelegt.
In einem ersten Verfahrensschritt werden die erforderlichen Stromerzeugungsanlagen
mittels drei verschiedener Auslegungsvorgehen bestimmt und ausgehend von einer
Average-Linkage-Clusteranalyse der Stromverbraucher möglichst verbrauchernahe in
das Versorgungsgebiet integriert. Darauf aufbauend werden die Stromspeicher und das
Stromverteilnetz bottom-up dimensioniert. Zur Anwendung kommen hierbei wiederrum
die Clusteranalyse des Average-Linkage, welche als Grundlage für die Speicher- und
Netzdimensionierung in der Niederspannungsebene dient, sowie ein genetischer Algorithmus zur Speicher- und Netzdimensionierung in der Mittelspannungsebene.
Die exemplarischen Untersuchungen anhand eines ländlichen Versorgungsgebiets zeigen, dass Mehrkosten zwischen 1,6 ct und 2,7 ct pro kWh an Eigenversorgung für die
erforderlichen Stromspeicher und das Stromnetz der kostengünstigsten lokalen Infrastrukturen anfallen. Die Mehrkosten steigen dabei mit dem vorgegebenen Mindestgrad
an lokaler Eigenversorgung an. Darüber hinaus reduziert eine bottom-Up-Bilanzierung
ausgehend von der Haushaltsebene zwar die Netzkosten, erhöht jedoch gleichzeitig
den Bedarf an Stromspeichern und Stromerzeugungsanlagen. Insgesamt führt der
bottom-Up-Ansatz, Stromerzeugung und -verbrauch so lokal wie möglich zusammenzuführen, im Vergleich zu einer ersten Bilanzierung auf der Mittelspannungsebene zu
höheren Kosten der hierfür notwendigen lokalen Infrastruktur.