Mit welchem Netz in die Zukunft?

Das Stromnetz ist die Grundlage für den Umbau des Energiesystems. Damit es das auch in einer erneuerbaren Energiezukunft sein kann, braucht es Intelligenz im Netz und mehr Handlungsspielraum für Netzbetreiber und Kunden.
19.11.2019

Mit der Energiestrategie 2050 und ihrem Bekenntnis zum Klimaschutz hat die Schweiz die Weichen neu gestellt. Dazu muss das Energiesystem in den kommenden Jahrzehnten grundlegend umgebaut werden. Nebst der Wasserkraft müssen künftig weitere erneuerbare Energien, allen voran die Photovoltaik, eine tragende Rolle übernehmen, um die Versorgung durch eine angemessene inländische Stromproduktion über das ganze Jahr und insbesondere im Winter sicherzustellen.

Der Wille zur Dekarbonisierung bedeutet vor allem auch eins: Elektrifizierung. Das heisst, elektrische Anwendungen werden bisherige Technologien ergänzen oder ablösen, so zum Beispiel im Gebäudebereich, wo durch den Einsatz von Wärmepumpen und Gebäudetechnik fossile Energie eingespart und die Gesamtenergieeffizienz gesteigert werden. Vor allem aber auch im Verkehr, wo Elektro- und Wasserstofffahrzeuge für eine klimafreundlichere Mobilität sorgen werden. Konkret könnte aus klimapolitischen Gründen die Nachfrage nach Strom bis 2035 um 40% zunehmen. Es ist nur logisch, dass dieser erhöhte Bedarf auch durch eine klimafreundliche Produktion gedeckt werden muss.

Grundlagen werden auf den Kopf gestellt

In der Praxis wird dies das heutige System der Stromversorgung auf den Kopf stellen: Vereinfacht gesagt wird in der bisherigen Welt Strom in grossen Kraftwerken produziert und zu den Endkunden transportiert. In Zukunft sind die Kraftwerke und Speicher aber nicht mehr nur zentral, sondern auch dezentral. Überall verteilt werden so künftig Tausende kleine Kraftwerke direkt bei den Endkunden stehen, die von ihnen produzierte Energie direkt vor Ort wieder abgeben oder anderen Nutzern zur Verfügung stellen.

Für das Stromnetz bedeutet dies zunächst veränderte Lastflüsse. Neu herrscht im Verteilnetz nicht mehr Einbahn-, sondern Gegenverkehr: Der Strom fliesst nicht mehr nur von oben, von den hohen Spannungsebenen mit den grossen Kraftwerken, nach unten zu den tiefen Spannungsebenen mit den Verbrauchern. Vielmehr treten Flüsse auch innerhalb einer Spannungsebene, von dezentralen Kraftwerken zu den Verbrauchern auf, oder der Strom fliesst sogar umgekehrt von unten nach oben. Mit dem massiven Ausbau von Photovoltaik und Ladestationen für die Elek­tromobilität treten zudem höhere Leistungen auf. Wo also der Strom, bildlich gesprochen, bisher über eine längere Dauer gemütlich aus der Steckdose tröpfelte, um den Fernseher oder die Spülmaschine zum Leben zu erwecken, muss künftig die gleiche Strommenge zusätzlich innert kürzester Zeit auch die Batterie des Elektroautos aufladen – Tröpfchen reichen hierzu nicht mehr, es braucht vielmehr einen Hochdruckstrahl.

«Neu herrscht im Verteilnetz nicht mehr Einbahn-, sondern Gegenverkehr.»

Aber nicht nur die Belastung des Verteilnetzes verändert sich. Es werden sich auch kleine Einheiten des Systems gegenseitig mit Strom versorgen, zum Beispiel in einem Zusammenschluss zum Eigenverbrauch. Doch auch diese Systemeinheiten müssen jederzeit vollumfänglich mit Strom aus dem Netz versorgt werden können, zum Beispiel, um allfällige Eigenversorgungsengpässe überbrücken zu können. Das Netz muss dabei jederzeit funktions- und leistungsfähig bleiben. Geht man noch einen Schritt weiter und betrachtet nicht nur den Strom, sondern das gesamte Energiesystem – das Stichwort lautet Sektorkopplung –, werden die Anforderungen an das zukünftige Zusammenspiel noch komplexer.

Die heutigen Netzstrukturen sind in den vergangenen Jahrzehnten gewachsen, und sie haben sich bewährt: In der Schweiz gewährleisten die Energieversorgungsunternehmen eine vorbildliche Versorgungsqualität. So kann unser Land, was die Versorgungszuverlässigkeit angeht, seinen Leistungsausweis sehen lassen: Ein durchschnittlicher Schweizer Endverbraucher muss nur während insgesamt rund 20 Minuten pro Jahr ohne Strom auskommen, 10 Minuten wegen geplanter Unterhaltsarbeiten und 10 Minuten aufgrund ungeplanter Ausfälle, zum Beispiel nach einem Sturm oder aufgrund schwerer Schneefälle. Mit ähnlich guten Zahlen aufwarten kann im umliegenden Ausland nur gerade Deutschland, während Franzosen und Italiener in der Regel zwischen 1 und 1,5 Stunden pro Jahr im Dunkeln sitzen. Um diese Qualität zu gewährleisten, investieren die Netzbetreiber laufend in ihre Infrastruktur. Pro Jahr sind es rund 1,5 Mrd. Franken.
Doch die Welt hat sich verändert. Zukünftig müssen die Stromnetze viel mehr Anforderungen unter einen Hut bringen – sie müssen zentrale und dezentrale Produktion, zentrale und dezentrale Speicher, bekannte und neue Verbraucher integrieren – und dabei effizient und zuverlässig bleiben. Deshalb muss das Netz jetzt weiterentwickelt und an die Anforderungen der Energiezukunft angepasst werden.

Ein intelligentes Netz braucht auch die Kunden  

Dazu braucht es mehr Intelligenz im Netz, einen stärkeren Einbezug des Kunden – und eine Anpassung des gesetzlichen Rahmens. Denn nicht nur die Netze, sondern auch die auf sie angewendeten Regulierungen stammen weitgehend noch aus dem 20. Jahrhundert.
Heute beispielsweise beträgt die Maximallast im Schweizer Netz zirka 10 GW. Aufgrund des Photovoltaik-Zubaus könnte diese künftig aber bis zu 50 GW betragen. In einer neuen Energiewelt mit veränderten Lastflüssen und höheren Leistungen muss auch das Netz technologisch auf der Höhe sein. Dazu werden neue Technologien wie regelbare Transformatoren sowie intelligente Steuerungen von Produktion und Nachfrage zum Einsatz kommen. So kann es den Netzbetreibern gelingen, den Ausbau der Netze auf das Notwendige zu beschränken. Zudem schaffen die neuen Technologien die Voraussetzungen, damit das Netz flexibler als heute auf die neuen Herausforderungen reagieren kann, indem beispielsweise detailliertere Informationen über Anlagen im Verteilnetz verfügbar werden, das Netz-Monitoring auch auf tieferen Netzebenen Standard wird und systematisch Lasten gesteuert werden. Damit die benötigten Netze dann tatsächlich bereitstehen, braucht es jedoch auch effiziente Bewilligungsverfahren, die unnötige Verzögerungen und Mehrkosten vermeiden.

«Nicht nur die Netze, sondern auch die auf sie angewendeten Regulierungen stammen weitgehend noch aus dem 20. Jahrhundert.»

Die zunehmende Volatilität und Dynamik im Stromsystem können aber nicht die Netzbetreiber alleine, sondern nur alle Akteure Hand in Hand effizient meistern. Vor allem die Kunden werden im Energiesystem der Zukunft eine deutlich wichtigere Rolle spielen. Nicht nur, weil sie dezentrale Produktionsanlagen betreiben. Durch ihre Investitionsentscheidungen und ihr Nutzerverhalten haben sie auch gros­sen Einfluss auf die Dimensionierung des Netzes und seinen effizienten und sicheren Betrieb.

Aufseiten der Netzbetreiber muss der Rahmen so gesteckt werden, dass sie auch entsprechende, diskriminierungsfreie Anreize für die Kunden setzen können. Die Kunden können nämlich ihr Verhalten nur anpassen, wenn sie über die richtigen Informationen verfügen und gezielte Signale für ein netzdienliches Verhalten erhalten. Dies setzt voraus, dass die Netzbetreiber und Netznutzer einen grösseren Handlungsspielraum haben: für die Netzbetreiber, um optimal auf ihre Netzsituation angepasste Massnahmen zu ergreifen; für die Kunden, um sich aktiv am Energiesystem zu beteiligen.

So könnten dynamische und auf lokale Gegebenheiten zugeschnittene Netztarife, welche die realen Flüsse im Stromnetz berücksichtigen, diskriminierungsfrei Anreize setzen, um das eigene Verhalten der Netzbelastung anzupassen und die effiziente Integration von erneuerbarem Strom zu ermöglichen. Dies impliziert, dass sich die Netzpreise künftig an der tatsächlichen Belastung des Netzes orientieren: Ist die Netzbelastung hoch, steigt der Preis – sinkt die Netzbelastung, sinkt auch der Preis. Damit könnten auch die Kunden ihren Teil der Verantwortung übernehmen, indem sie einerseits verursachergerecht die Kostenfolgen ihres Netzanschlusses tragen und das Netz bei hoher Auslastung nicht unnötig zusätzlich belasten und andererseits entsprechend ihrem Verhalten auch von Einsparungen profitieren. Das bewährte, ausgewogene und international übliche Ausspeiseprinzip, nach dem das Netzentgelt beim Ausspeisepunkt erhoben wird, braucht dafür nicht aufs Spiel gesetzt zu werden.

Ergänzend dazu muss der Netzbetreiber über garantierte Möglichkeiten verfügen, im Bedarfsfall in den Betrieb von Anlagen einzugreifen. Muss das Verteilnetz auf die Maximalleistung der Einspeisung ausgebaut werden, um sicherzustellen, dass jederzeit die gesamte produzierte Energiemenge in das Netz abgegeben werden kann, so müsste ein volkswirtschaftlich unverhältnismässiger Investitionsaufwand in den Netzausbau gesteckt werden. Die effiziente Integration grosser Produktionsmengen aus der Photovoltaik – und damit die effiziente Umsetzung der Energiestrategie 2050 – ist nur möglich, wenn der Netzbetreiber die Möglichkeit erhält, Einspeisespitzen durch ein sogenanntes «Peak Shaving» zu kappen. Das Gleiche gilt für die Reduktion von Lastspitzen bei Ladestationen. Wird also auf die Ernte weniger Kilowattstunden während einiger der intensivsten Sonnenstunden im Jahr und auf die gleichzeitige Ladung aller Elektrofahrzeuge mit voller Leistung verzichtet, und wird das Netz konsequent intelligent gemacht, so können unnötige Netzausbaukosten vermieden werden.

Mehr Handlungsspielraum macht die Energiezukunft möglich

Für den Umbau des Energiesystems braucht es vermehrt erneuerbare Energien in der Schweiz, insbesondere Photovoltaik. Diese muss ins System integriert werden können. Dezentrale Lösungen müssen praktikabel sein und effizienter werden. Und schliesslich muss der lokal produzierte Strom auch lokal konsumiert werden können. Damit all dies gelingen kann, braucht es nebst punktuellem Netzausbau Intelligenz im Stromnetz und mehr Spielraum, um über die Netzpreise Anreize für eine innovative und systemdienliche Netznutzung zu setzen. Nur so kann die Basis dafür geschaffen werden, dass sich Kunden und Netzbetreiber Hand in Hand am effizienten Umbau des Energiesystems beteiligen können.

Das Stromnetz ist Grundlage und «Enabler» für das Energiesystem der Zukunft. Der Netzbetreiber ist dabei in der privilegierten Situation, sein Netzgebiet und dessen Bedürfnisse am besten zu kennen. Ein Umbau der Energieversorgung sollte daher nicht über Detailregulierungen auf Gesetzes- und Verordnungsstufe erfolgen, sondern über eine Stärkung der Subsidiarität: Erst ein grösserer Handlungsspielraum, beispielsweise bei der Netztarifierung oder der Möglichkeit, innovative Massnahmen einzusetzen, ermöglicht, neue Lösungen für die Netzbetreiber und die Kunden zu entwickeln. Diese Handlungsspielräume müssen wir jetzt schaffen und damit Innovationshindernisse aus dem Weg räumen.

Michael Paulus, Bereichsleiter Netze und Berufsbildung beim VSE