Das Stromsystem in Deutschland 2033 richtet sich nach Wind und Sonne

Das Fraunhofer IWES hat für Agora Energiewende die Erzeugung aus Erneuerbaren Energien und die Stromnachfrage in Deutschland in den Jahren 2023 und 2033 für verschiedene Szenarien im Detail modelliert. Dafür wurde auf Annahmen der Bundesnetzagentur zum Ausbau der Erneuerbaren Energien und der Entwicklung der Stromnachfrage in den nächsten 20 Jahren sowie auf Wetterdaten aus dem Jahr 2011 zurückgegriffen. Die Einspeisezeitreihen stehen am Ende dieser Seite zum Download zur Verfügung. Die Ergebnisse zeigen wie sehr die Erzeugung aus Wind- und Solarenergie das Stromsystem in Zukunft prägen wird. In 2033 wird in fast einem Viertel der Stunden (etwa 2.000 Stunden im Jahr) die gesamte Stromnachfrage in Deutschland durch Wind und Sonne gedeckt. Steuerbare Kraftwerke wie Biomasse-, Wasser-, Gas- und Kohlekraftwerke werden nur in Zeiten von wenig Wind und Sonne gebraucht und müssen ihren Einsatz flexibel nach der Stromerzeugung aus Wind- und Solaranlagen richten. Sogenannte „Grundlastkraftwerke“, die für Ihren ökonomischen Betrieb eine hohe Auslastung erfordern, werden für die Stromversorgung in Deutschland nicht mehr gebraucht. Die Herausforderungen sind weitgehend unabhängig davon, welcher Mix aus Onshore-Windkraftanlagen, Offshore-Windkraft und Photovoltaikanlagen gebaut wird. In den drei Szenarien wurde der jeweilige Beitrag dieser drei Erneuerbaren Energien Technologien variiert, wobei im Modell in Summe stets die gleiche Menge Stroms produziert wird. Im Detail unterscheidet sich dadurch Beitrag der verschiedenen Technologien zwar, die gesamthaften Effekte auf das Stromsystem sind jedoch in allen Szenaren gleich. Zum Beispiel ist der Bedarf an gesicherter Leistung in Zeiten von minimaler Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie in allen Szenarien mit etwa 74 Gigawatt identisch. Ähnliches gilt für die Anforderungen an die Flexibilität des Stromsystems durch Schwankungen der Einspeisung aus Wind- und Solaranlagen:  Die maximale Änderung der Einspeisung innerhalb von vier Stunden liegt bei 45 bis 50 Gigawatt. Ein verteilter Ausbau von Windanlagen wirkt entlastend auf das Stromsystem. Die differenzierte Betrachtung von Erzeugung und Verbrauch in Nord- und Süddeutschland veranschaulicht  den Transportbedarf von Strom, insbesondere aus der Erzeugung von Windkraftanlagen im Norden Deutschlands. Aufgrund der besonders guten Windverhältnisse wurde in allen betrachteten Szenarien ein Schwerpunkt der Erzeugung von Windkraftanlagen im Norden unterstellt. Im Vergleich zu den beiden anderen Szenarien wird jedoch im Szenario „verbrauchsnahe Erzeugung“ angenommen, dass eine große Menge von Windanlagen nicht im Norden, sondern im Süden Deutschlands errichtet wird. Die Simulationen veranschaulichen die Vorteile, die solche ein verteilter Ausbau hat:  Durch eine näher an den Stromverbrauchern gelegene Einspeisung sinkt der Transportbedarf und der zeitliche Verlauf der gesamten Einspeisung von Strom aus Windkraftanlagen wird verstetigt. Zu den Berechnungen: Die betrachteten Szenarien bauen auf dem sogenannten Leitszenario der Bundesnetzagentur für den Netzentwicklungsplan auf. Dieses Szenario ist die Basis für Gesetze zur Planung des Stromsystems in Deutschland (zum Beispiel den „Bundesbedarfsplan“). Die beiden anderen Szenarien „beste Standorte“ und „verbrauchsnahe Erzeugung“ beruhen auf der Studie „Kostenoptimaler Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland“ von Agora Energiewende.  In allen Szenarien ist die Summe der Stromerzeugung von Onshore-Windkraftanlagen, Offshore-Windkraftanlagen und von Photovoltaikanlagen identisch – lediglich die Verteilung nach Art und Ort variiert.