04/25/2023 - 18:09 | EurA AG | NEP
Betreff: Stellungnahme zum NEP 2037/2045 (2023)
Die folgende Stellungnahme bezieht sich auf den NEP 2037/2045 (2023).
Mit einer Veröffentlichung der Stellungnahme auf www.netzentwicklungsplan.de bin ich einverstanden.
Deutschland verfolgt das ehrgeizige Ziel bis 2045 klimaneutral zu werden. Die beiden größten Treibhausgasemittenten sind Energiewirtschaft und Industrie. Dieses Ziel stellt uns vor die große Herausforderung den Industriestandort Deutschland wettbewerbsfähig zu halten und gleichzeitig die Versorgungsnetze entsprechend um- und auszubauen. Die Bundesregierung setzt im Prozess der Energietransformation auf den massiven Ausbau erneuerbarer Energien aus Wind und Sonne und auf die Nutzung von grünem Wasserstoff zur Dekarbonisierung des Energie- und Industriesektors.
Unter der Annahme, dass das Ausbauziel so erreicht wird, ist mit einer Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Quellen von 697 TWh im Jahr 2030 zu rechne. Das entspricht in etwa 120 % des gemittelten Jahresstromverbrauchs in Deutschland über die letzten 20 Jahre. Theoretisch wäre die erzeugte Strommenge ausreichend, den deutschen Jahresverbrauch vollständig aus Erneuerbaren zu decken. Allerdings lässt sich die Erzeugungsleistung, im Gegensatz zu klassischen Kraftwerken, nicht verbrauchsabhängig variieren, sondern unterliegt der natürlichen Wind- und Beleuchtungssituation. Daraus folgen notwendigerweise weitere Maßnahmen:
* Die Leitungsnetze müssen entsprechend dimensioniert sein, um in wind- und sonnenreichen Zeiten Energie für Verbraucher und Zwischenspeicher gleichermaßen bereit zu stellen.
* Aufgrund der Wandlungsverluste in der Energiespeicherung muss die Erzeugungsleistung aus erneuerbaren Quellen deutlich über dem Bedarf an elektrischer Energie liegen.
Weiterhin ist es erklärtes Ziel der Bundesregierung grünen Wasserstoff in großem Umfang zur Dekarbonisierung einzusetzen. Besondere Bedeutung kommt Wasserstoff in der industriellen Nutzung zu. Aber auch der Verkehrs- und Energiesektor wird zunehmend eine Wasserstoffsenke darstellen. Aktuelle Studien beziffern den Bedarf an grünem Wasserstoff auf 50 TWh im Jahr 2030 mit einem enormen Anstieg bis 2050 auf im Mittel 500 TWh. Diese Mengen können nicht durch lokale Produktion gedeckt werden, und man rechnet mit einer Importquote von etwa 50% und mehr.
Zusammengefasst bedeutet das, die Stromnetzte müssen massiv ausgebaut werden, und Transportoptionen für Wasserstoff müssen realisiert werden. Klassische Übertragungsleitungen auf Basis von Kupfer- oder Aluminiumkabeln sind zwar etablierte, erprobte Lösungen, haben gegenüber einer supraleitenden Stromschiene aber signifikante Nachteile. Diese Nachteile potenzieren sich mit steigendem Ausbaubedarf. Besonders im Vordergrund stehen der Bauraumbedarf und Installationskosten. Der enorme Platzbedarf und die Folgen für Umwelt und Gesellschaft haben in der Vergangenheit bereits häufig zu Widerstand in der Bevölkerung gegen derartige Baumaßnahmen geführt. Bei einem Ausbauvorhaben der Größenordnung, wie es uns jetzt bevorsteht, ist mit entsprechender Beeinträchtigung der Vorhaben, und entsprechenden Mehrkosten zu rechnen. Laut Netzentwicklungsplan belaufen sich die Investitionskosten, unter Annahme aktueller Preise, auf etwa 300 Mrd. €, wobei jeweils hälftige Kosten auf den Onshore und den Offshore Ausbau entfallen. Besonders aus Richtung der großen Offshore Windkraftanlagenfelder im Norden Deutschlands wird es nötig sein mehrere Trassen parallel zu errichten, um die Strommengen transportieren zu können. Das spiegelt sich auch im aktuellen Entwicklungsplan wider, in dem 31 neue HGÜ-Leitungen mit je 2 GW zur Offshoreanbindung geplant sind. Wenn man berücksichtigt, dass jedes der Leitungssysteme einen dauerhaft gehölzfreien Schutzstreifen von gut 50 m bei Donaumasten beziehungsweise etwa 25m bei Erdkabelsystemen benötigt, erkennt man bereits die Dimension des damit zusammenhängenden Flächenverbrauchs und des Eingriffs in den Naturraum.
Hier können supraleitende Übertragungssysteme entscheidende Vorteile bringen. Aufgrund ihrer sehr hohen Leistungsdichte ist es möglich den benötigten Bauraum deutlich zu reduzieren. Wie bereits demonstriert werden konnte, kann ein Supraleitendes Dipol-Kabelsystem 6.4 GW Leistung bei 1m Korridorbreite transportieren. Rechnerisch ließe sich der Flächenbedarf damit um >97% reduzieren. Supraleitende Stromschienen bieten aber noch weitere entscheidende Vorteile. Strom kann über lange Strecken verlustfrei transportiert werden. Zudem arbeiten supraleitende Stromschienen emissionsfrei. Das heißt, im Betrieb entsteht weder eine thermische noch eine elektromagnetische Belastung der Umwelt.
Aktuell wird in allen im Realbetrieb befindlichen Anwendungen auf Basis von Supraleitern die notwendige Kühlung mittels flüssigen Stickstoffs oder flüssigen Heliums realisiert. Für viele der Anwendungen, wie NMR- bzw. MRT-Geräte und Beschleunigern, in denen Supraleiter heute bereits flächendeckend eingesetzt werden, sind das sinnvolle Kühlmedien. Im Rahmen der Anwendung von Supraleitern im Stromtransport und im Kontext der Energiewende bietet sich allerdings flüssiger Wasserstoff als Kühlmedium an. Aus einer kombinierten Strom- und Wasserstoffleitung ergeben sich also weitere positive synergistische Effekte. Neben dem Fakt, dass flüssiger Wasserstoff in einer Kombileitung sowohl die Aufgabe als Kühlmedium als auch als Energieträger erfüllt, ist dieser auch etwa 800-mal dichter als gasförmiger Wasserstoff. Das führt in der Folge dazu, dass der Leitungsdurchmesser der „Gasleitung“ sehr viel geringer ausfallen kann.
Alle genannten Eigenschaften zusammen können also ganz wesentlich zum Verantwortungsbewussten Netzausbau mit deutlich besserer Vereinbarkeit von wirtschaftlichen, ökologischen und gesellschaftlichen Interessen beitragen.
Dr. Knut Behnke
Management Innovationsnetzwerke
EurA AG
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Management board: Karl Lingel (Chairman), Gabriele Seitz, Dr. Harald Eifert, Dr. Manfred Rahe
Chairman of the supervisory board: Peter-Gerd Fischer
Die folgende Stellungnahme bezieht sich auf den NEP 2037/2045 (2023).
Mit einer Veröffentlichung der Stellungnahme auf www.netzentwicklungsplan.de bin ich einverstanden.
Deutschland verfolgt das ehrgeizige Ziel bis 2045 klimaneutral zu werden. Die beiden größten Treibhausgasemittenten sind Energiewirtschaft und Industrie. Dieses Ziel stellt uns vor die große Herausforderung den Industriestandort Deutschland wettbewerbsfähig zu halten und gleichzeitig die Versorgungsnetze entsprechend um- und auszubauen. Die Bundesregierung setzt im Prozess der Energietransformation auf den massiven Ausbau erneuerbarer Energien aus Wind und Sonne und auf die Nutzung von grünem Wasserstoff zur Dekarbonisierung des Energie- und Industriesektors.
Unter der Annahme, dass das Ausbauziel so erreicht wird, ist mit einer Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Quellen von 697 TWh im Jahr 2030 zu rechne. Das entspricht in etwa 120 % des gemittelten Jahresstromverbrauchs in Deutschland über die letzten 20 Jahre. Theoretisch wäre die erzeugte Strommenge ausreichend, den deutschen Jahresverbrauch vollständig aus Erneuerbaren zu decken. Allerdings lässt sich die Erzeugungsleistung, im Gegensatz zu klassischen Kraftwerken, nicht verbrauchsabhängig variieren, sondern unterliegt der natürlichen Wind- und Beleuchtungssituation. Daraus folgen notwendigerweise weitere Maßnahmen:
* Die Leitungsnetze müssen entsprechend dimensioniert sein, um in wind- und sonnenreichen Zeiten Energie für Verbraucher und Zwischenspeicher gleichermaßen bereit zu stellen.
* Aufgrund der Wandlungsverluste in der Energiespeicherung muss die Erzeugungsleistung aus erneuerbaren Quellen deutlich über dem Bedarf an elektrischer Energie liegen.
Weiterhin ist es erklärtes Ziel der Bundesregierung grünen Wasserstoff in großem Umfang zur Dekarbonisierung einzusetzen. Besondere Bedeutung kommt Wasserstoff in der industriellen Nutzung zu. Aber auch der Verkehrs- und Energiesektor wird zunehmend eine Wasserstoffsenke darstellen. Aktuelle Studien beziffern den Bedarf an grünem Wasserstoff auf 50 TWh im Jahr 2030 mit einem enormen Anstieg bis 2050 auf im Mittel 500 TWh. Diese Mengen können nicht durch lokale Produktion gedeckt werden, und man rechnet mit einer Importquote von etwa 50% und mehr.
Zusammengefasst bedeutet das, die Stromnetzte müssen massiv ausgebaut werden, und Transportoptionen für Wasserstoff müssen realisiert werden. Klassische Übertragungsleitungen auf Basis von Kupfer- oder Aluminiumkabeln sind zwar etablierte, erprobte Lösungen, haben gegenüber einer supraleitenden Stromschiene aber signifikante Nachteile. Diese Nachteile potenzieren sich mit steigendem Ausbaubedarf. Besonders im Vordergrund stehen der Bauraumbedarf und Installationskosten. Der enorme Platzbedarf und die Folgen für Umwelt und Gesellschaft haben in der Vergangenheit bereits häufig zu Widerstand in der Bevölkerung gegen derartige Baumaßnahmen geführt. Bei einem Ausbauvorhaben der Größenordnung, wie es uns jetzt bevorsteht, ist mit entsprechender Beeinträchtigung der Vorhaben, und entsprechenden Mehrkosten zu rechnen. Laut Netzentwicklungsplan belaufen sich die Investitionskosten, unter Annahme aktueller Preise, auf etwa 300 Mrd. €, wobei jeweils hälftige Kosten auf den Onshore und den Offshore Ausbau entfallen. Besonders aus Richtung der großen Offshore Windkraftanlagenfelder im Norden Deutschlands wird es nötig sein mehrere Trassen parallel zu errichten, um die Strommengen transportieren zu können. Das spiegelt sich auch im aktuellen Entwicklungsplan wider, in dem 31 neue HGÜ-Leitungen mit je 2 GW zur Offshoreanbindung geplant sind. Wenn man berücksichtigt, dass jedes der Leitungssysteme einen dauerhaft gehölzfreien Schutzstreifen von gut 50 m bei Donaumasten beziehungsweise etwa 25m bei Erdkabelsystemen benötigt, erkennt man bereits die Dimension des damit zusammenhängenden Flächenverbrauchs und des Eingriffs in den Naturraum.
Hier können supraleitende Übertragungssysteme entscheidende Vorteile bringen. Aufgrund ihrer sehr hohen Leistungsdichte ist es möglich den benötigten Bauraum deutlich zu reduzieren. Wie bereits demonstriert werden konnte, kann ein Supraleitendes Dipol-Kabelsystem 6.4 GW Leistung bei 1m Korridorbreite transportieren. Rechnerisch ließe sich der Flächenbedarf damit um >97% reduzieren. Supraleitende Stromschienen bieten aber noch weitere entscheidende Vorteile. Strom kann über lange Strecken verlustfrei transportiert werden. Zudem arbeiten supraleitende Stromschienen emissionsfrei. Das heißt, im Betrieb entsteht weder eine thermische noch eine elektromagnetische Belastung der Umwelt.
Aktuell wird in allen im Realbetrieb befindlichen Anwendungen auf Basis von Supraleitern die notwendige Kühlung mittels flüssigen Stickstoffs oder flüssigen Heliums realisiert. Für viele der Anwendungen, wie NMR- bzw. MRT-Geräte und Beschleunigern, in denen Supraleiter heute bereits flächendeckend eingesetzt werden, sind das sinnvolle Kühlmedien. Im Rahmen der Anwendung von Supraleitern im Stromtransport und im Kontext der Energiewende bietet sich allerdings flüssiger Wasserstoff als Kühlmedium an. Aus einer kombinierten Strom- und Wasserstoffleitung ergeben sich also weitere positive synergistische Effekte. Neben dem Fakt, dass flüssiger Wasserstoff in einer Kombileitung sowohl die Aufgabe als Kühlmedium als auch als Energieträger erfüllt, ist dieser auch etwa 800-mal dichter als gasförmiger Wasserstoff. Das führt in der Folge dazu, dass der Leitungsdurchmesser der „Gasleitung“ sehr viel geringer ausfallen kann.
Alle genannten Eigenschaften zusammen können also ganz wesentlich zum Verantwortungsbewussten Netzausbau mit deutlich besserer Vereinbarkeit von wirtschaftlichen, ökologischen und gesellschaftlichen Interessen beitragen.
Dr. Knut Behnke
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