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Fabian Sösemann, Übertragungsverluste in:

Fabian Sösemann

Umweltverträgliche Energienetze, page 99 - 101

Bedeutung und Anwendungsmöglichkeiten der Zweckbestimmung des EnWG

1. Edition 2009, ISBN print: 978-3-8329-4142-0, ISBN online: 978-3-8452-1469-6 https://doi.org/10.5771/9783845214696

Series: Schriftenreihe Institut für Energie- und Wettbewerbsrecht in der Kommunalen Wirtschaft e.V. (EWeRK) an der Humboldt-Universität zu Berlin, vol. 33

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6. Kapitel: Einfluss von Umweltverträglichkeitsaspekten auf Netze Nachdem die direkten Auswirkungen von Netzen auf die Umwelt dargestellt worden sind, wird nun die umgekehrte Blickrichtung eingenommen: Inwieweit können Netzstruktur und Netzsteuerung angepasst werden, um die Beeinträchtigungen der Umwelt zu reduzieren. A. Stromnetze I. Übertragungsverluste Die Auslegung sowie Art und Weise des Netzbetriebs haben Auswirkungen darauf, wieviel Leistung im Netz zwischen Produzent und Verbraucher verloren geht. In den Übertragungsnetzen liegt der Verlust der erzeugten Wirkleistung bei etwa 5 Prozent, wobei der größte Anteil auf das Verteilernetz entfällt.1 Die genannten 5 Prozent sind Ineffizienzen, die durch Mehrproduktion von Strom kompensiert werden müssen. Insbesondere wenn dieser Strom aus fossilen Quellen gewonnen wird (wie der überwiegende Anteil des Stroms im deutschen Netz), führen Übertragungsverluste zu einer höheren Umweltbeeinträchtigung. Deshalb gilt: je geringer die Übertragungsverluste, desto umweltverträglicher ist die Energieversorgung. 1. Gleichstromverbindungen Die Entscheidung für ein Wechselstromnetz bringt es mit sich, dass gegenüber einer Versorgung mit Gleichstrom höhere Verluste auftreten. Die Versorgung der Verbraucher mit Wechselstrom ist jedoch ohne Alternative, weil sich Gleichstrom nicht transformieren lässt, also das System der verbundenen unterschiedlichen Spannungsebenen nicht ohne weiteres beizubehalten wäre. Allerdings gewinnt die Gleichstromtechnik wegen ihrer höheren Effizienz bei sehr großen Übertragungsentfernungen an Bedeutung. Aus wirtschaftlichen Gründen kann es dann zweckmäßig sein, auf Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) zurückzugreifen.2 So können auch weit entfernt liegende Produzenten auf effiziente Weise verfügbar gemacht werden. Offshore-Windparks, die weiter als 150 km von der Küste entfernt liegen, werden mit Gleichstromverbindungen anzuschließen sein, da die Verluste der Drehstromtechnik „enorm“ wären.3 Aber auch für den landseitigen Transport der 1 Oeding/Oswald, Elektrische Kraftwerke und Netze, S. 486. 2 Oeding/Oswald, Elektrische Kraftwerke und Netze, S. 11. 3 DENA, Netzstudie, S. 204. 99 auf See erzeugten Leistung könnten HGÜ in Betracht zu ziehen sein. Insbesondere, wenn in Norddeutschland bei Starkwind Schwachlast (geringer Verbrauch) gegeben ist, kann man mit Hilfe von HGÜ Lastflüsse wirksam nach Süden leiten.4 Mithilfe von HGÜ-Verbindungen können Netzbereiche, die sich durch schwachen Ausbau und eine geringe Leistungsreserve auszeichnen, weiträumig umgangen werden.5 2. Netzfrequenz Die Frequenz im UCTE-Verbund beträgt einheitliche 50 Hz. Bei längeren Übertragungsentfernungen ließen sich jedoch Netzverluste reduzieren, indem die Frequenz abgesenkt würde.6 Wenn die niedrige Frequenz nicht von speziellen industriellen Abnehmern verwendet werden kann, stellen am Ende der Übertragungsstrecke Umrichter die einheitliche Netzfrequenz von 50 Hz wieder her.7 Dabei muss bedacht werden, dass Umrichter auch zusätzliche Netzverluste hervorrufen.8 Die meisten Übertragungsverluste entfallen auf das Verteilernetz, weil dessen Betriebsspannung gegenüber dem Übertragungsnetz geringer ist. Eine Reduzierung der Betriebsfrequenz bei Übertragungen könnte also gerade auf der Verteilernetzebene Übertragungsverluste vermeiden.9 3. Stromleiter Auswirkungen auf die Verlustmenge hat auch die Wahl des Stromleiters. So haben zum Beispiel Supraleiter einen wesentlich geringeren Widerstand als jedes Metall. Die Menge der Verlust-energie ist deshalb wesentlich geringer. Allerdings werden Supraleiter wohl vor allem aus Kostengründen noch nicht im großen Maßstab verwendet.10 Kabel und GIL haben gegenüber Freileitungen11 einen etwa dreifach geringeren Widerstand und damit auch deutlich geringere Übertragungsverluste. Dabei wird 4 Dunker, Moderne Elektronik für Übertragungsnetze, E&M 3/2007, S. 35. 5 Breuer/Claus/Retzmann, Stromnetze von morgen, BWK 10/2005, S. 58, 61. 6 Für Kabelsysteme weist Steinbrich, Untersuchungen zum frequenzabhängigen Übertragungsverhalten von Energiekabeln, S. 34 ff. eine Reduzierung der Verluste über 50 Prozent aus. Au- ßerdem erhöht sich bei niedriger Frequenz die Kapazität der Kabel, die mögliche Übertragungsstrecke verdoppelt sich, wobei Temperatur wie auch die magnetische Flussdichte reduziert werden. 7 Steinbrich, Untersuchungen zum frequenzabhängigen Übertragungsverhalten von Energiekabeln, S. 25. 8 Steinbrich, Untersuchungen zum frequenzabhängigen Übertragungsverhalten von Energiekabeln, S. 102. 9 Steinbrich, Untersuchungen zum frequenzabhängigen Übertragungsverhalten von Energiekabeln, S. 47. 10 Siehe oben, S. 94 Nr. I. 11 Grundsätzliches zu Kabeln und Freileitungen siehe S. 93 f. 100 zwischen spannungsabhängigen und stromabhängigen Verlusten unterschieden. Spannungsabhängige Verluste fallen in Relation zur Spannung an, stromabhängige Verluste beruhen auf dem Lastprofil der Leitung, hängen also von der Beanspruchung der jeweiligen Leitung ab.12 Somit unterscheiden sich die Übertragungsverluste von Freileitungen, Kabel und GIL, je nachdem, welcher Standort betrachtet wird. Die Verluste eines Kabel dürften aber zwei- bis dreifach13 geringer als bei Freileitungen sein. Der Übertragungsverlust von GIL ist wiederum geringer als der von Kabeln. Unter dem Gesichtspunkt der Übertragungsverluste sind Kabel somit umweltverträglicher als Freileitungen. 4. Ergebnis – Übertragungsverluste Es wird deutlich, dass Übertragungsverluste auf einer Vielzahl von Faktoren beruhen, von denen nicht alle beeinflussbar sind, wie zum Beispiel spannungsabhängige Verluste in Wechselstromnetzen. Jedoch ist es umweltverträglich, die Frequenz in Teilnetzen abzusenken oder lange Verbindungen nicht im Wechselstrom, sondern im Gleichstrombetrieb zu fahren. Auch der Einsatz von Kabeln oder GIL ist wegen ihrer geringeren Übertragungsverluste umweltverträglicher als der von Freileitungen. II. Umweltverträgliche Schaffung von Übertragungskapazitäten Die Entwicklungen im Energiemarkt machen es notwendig, neue Übertragungskapazitäten zu schaffen. Insbesondere höhere Transitströme, zunehmende Einspeisung von Strom aus Windkraftanlagen (vor allem von der zu erwartenden Einspeisung von Offshore-Windparks) und die Veränderung des Kraftwerkparks (Konzentration von Vorhaben an küstennahen Standorten und im Ruhrgebiet) führt dazu, dass die vorhandene Netzinfrastruktur an ihre Grenzen stößt.14 Der Neubau von Stromnetzen hat die beschriebenen direkten Umwelteinwirkungen zur Folge. Deshalb ist es umweltverträglich, vorhandene Netzstrukturen so aufzurüsten, dass sie mehr Kapazität haben. Außerdem dauert es viele Jahre, bis eine neue Leitung das Planungs- und Genehmigungsverfahren durchlaufen hat. Wenn die Einspeisung aus umweltverträglichen Quellen wie erneuerbaren Energien oder der KWK während der Planungszeit reduziert werden muss, kann kein Strom aus fossilen Quellen ersetzt werden. In so einem Fall ist die möglichst zügige Schaffung von 12 Oswald, Vergleichende Studie zu Stromübertragungstechniken im Höchstspannungsnetz, S. 14. 13 Jarass/Obermair, Netzeinbindung von Windenergie, ET 2006, S. 398, 400; Oswald, Vergleichende Studie zu Stromübertragungstechniken im Höchstspannungsnetz, S. 17. 14 Pritzsche/Stephan/Pooschke, Engpassmanagement durch marktorientiertes Redispatching, RdE 2007, S. 36. 101

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Zusammenfassung

Das Werk befasst sich mit dem Gesetzesziel „Umweltverträglichkeit“ des Energiewirtschaftsgesetzes. Der Autor reduziert das Gesetzesziel auf eine Definition mit wenigen Kriterien. Ferner wird die Rechtsqualität von Ziel- und Zweckbestimmungen untersucht. Umwelteinwirkungen der Energieversorgung werden aufgezeigt – insbesondere in welchem Umfang Netztechnik, Struktur und Steuerung der Netze Auswirkungen auf die Umwelt haben. Umweltverträglicher Netzbetrieb bedeutet so beispielsweise die möglichst weitgehende Einbindung dezentraler Erzeuger und eine effiziente Abstimmung von Angebot und Nachfrage. Schließlich werden Beispiele gebildet, um zu zeigen, inwieweit „Umweltverträglichkeit“ in Abwägung mit den anderen Zielbestimmungen des EnWG Auswirkung bei der Auslegung des Energiewirtschaftsrechts haben kann. So wird unter anderem deutlich, dass „Netzausbau“ unter Berücksichtigung der Umweltverträglichkeit nicht nur den Bau neuer Leitungen, sondern auch das Überwachen der Temperatur der bestehenden Leitung bedeuten kann.