Dezentrale Konzepte

Energieavantgarde Anhalt (seit 2013)

 

Die 100 prozent erneuerbar stiftung ist Teil eines außergewöhnlichen Konsortiums hinter der Initiative der Energieavantgarde Anhalt. In dem experimentellen Projekt soll die sukzessive Realisierung der regionalen Energiewende, verstanden als prozessuale Annäherung von Erzeugung und Nachfrage und des Austauschs zwischen den Energiesektoren Strom, Wärme und Mobilität, als reales Verfahren umgesetzt werden. Für ein solches Projekt ist eine Allianz unterschiedlichster Akteure erforderlich, die bereit sind, sich auf eine systemische Innovation einzulassen. In der Region Dessau-Roßlau/Anhalt-Bitterfeld/Wittenberg hat sich eine solche Akteurskonstellation gefunden, um ein solches Reallabor zu schaffen. Das Projekt der Energievantgarde besteht in den Anfängen bereits seit 2013 und wird voraussichtlich bis 2018 laufen. Seit Dezember 2016 ist das Projekt Energieavangarde Anhalt Teil der Kooperation dynamis. Die 100 prozent erneuerbar stiftung koordiniert die verschiedenen Unterprojekte, berät inhaltlich und strukturell zu dezentralen Fragestellungen als auch zu partizipativen Prozessen und ist für einen Teil der wirtschaftlichen Berechnungen verantwortlich.

Ungleichzeitigkeit und Effekte räumlicher Verteilung von Wind- und Solarenergie (2014)

 

Nach den isolierten Betrachtungen des Wind- und Solarstrahlungsdargebotes in Deutschland legte 2014 die 100 prozent erneuerbar stiftung die erste Untersuchung vor, die den Effekt der räumlichen Kapazitätsverteilung auf die Erzeugung von Wind- und Solarenergie kombiniert betrachtet. Die Untersuchung „Ungleichzeitigkeit und Effekte räumlicher Verteilung von Wind- und Solarenergie“ wurde als Langfassung und Kurzfassung veröffentlicht.

Das Forschungsinteresse zielte dabei auf die Fragen nach der Gleichzeitigkeit der Erzeugung und nach dem Einfluss der räumlichen Verteilung von dargebotsabhängig erzeugenden Kapazitäten auf die Residuallast, die Länge und Häufigkeit von „Erzeugungstiefs“ und die Gradienten in den zwischenstündlichen Einspeisehöhen.
Die Arbeit kann den energiewirtschaftlichen Wert einer räumlichen Verteilung von Windenergie- und Photovoltaikanalgen differenziert darstellen. Sie zeigt die Leistungen der einzelnen Technologien auf und erkennt insbesondere der Photovoltaik einen energiewirtschaftlichen Wert zu. Darüber hinaus kann aufgezeigt werden, dass die räumliche Verteilung von Windenergie- und Photovoltaikanlagen nicht unbedeutende Auswirkungen auf das Energiesystem als Ganzes hat. Viel spricht für die systemische Vorteilhaftigkeit einer möglichst gleichmäßigen Verteilung. Die Variante, die Erzeugung auf die ertragreichsten Standorte bzw. Regionen zu konzentrieren, führt hingegen in die Irre, da sie den Erhalt der Systemstabilität gefährdet.

Vergleich und Optimierung von zentral und dezentral orientierten Ausbaupfaden zu einer Stromversorgung aus erneuerbaren Energien in Deutschland (2014)

 

Die Experten für komplexe Simulationen hat das Reiner Lemoine Institut im Auftrag des Bundesverband mittelständische Wirtschaft, der Haleakala-Stiftung und der 100 prozent erneuerbar stiftung in verschiedenen Szenarien berechnet, welche Auswirkungen unterschiedliche regionale Verteilungen von Erneuerbare-Energie-Anlagen auf die Gesamtkosten des Energiesystems haben. Das Ergebnis findet sich in der Studie Vergleich und Optimierung von zentral und dezentral orientierten Ausbaupfaden zu einer Stromversorgung aus erneuerbaren Energien in Deutschland.

Es wurde ein ausgeprägt zentralistisches Szenario, in dem Erneuerbare-Energie-Anlagen nur dort installiert werden, wo die spezifischen Stromerzeugungskosten am niedrigsten sind, wo also die Sonne am meisten scheint und der Wind am stärksten weht, einem dezentralen Szenario gegenübergestellt. In diesem Vergleich zwischen einer weitgehend dezentralen und extrem zentralistisch ausgeprägten Energiewende zeigen sich keine wesentlichen Unterschiede der Gesamtkosten. Es sprechen jedoch drei Faktoren für eine dezentrale Energiewende:
(1) Der Faktor Risiko: Ein zentrales Szenario setzt mehr Übertragungsnetzausbau und mehr Speicher voraus – beides sind Optionen, die mit hohem Risiko verbunden sind.
(2) Der Faktor Klimaschutz: Dezentral kommen wir leichter weg von konventionellen Energien.
(3) Der Faktor Energieimporte: Dezentral können wir leichter Importkosten für Steinkohle und Erdgas sparen.
Darüber hinaus sind im Falle einer dezentralen Energiewende positive Effekte auf die regionale Wertschöpfungskette zu erkennen. Doch wie groß sind diese Unterschiede im Vergleich zu der dezentralen Energiewende? Die Antwort: Der Abstand zwischen Energiewende-Gewinner-Regionen und Energiewende-Verlierer-Regionen ist bei einer zentralen Energiewende um gut 40 Prozent größer als bei einer dezentralen Energiewende.
Schlussendlich haben die Wissenschaftler festgehalten, dass die jährlichen Gesamtkosten für Erzeugung, Transport und Speicherung des Stroms in einer Welt, in der annährend der gesamte Strom aus erneuerbaren Energie stammt, nicht wesentlich höher sind als heute.

Impacts of restricted transmission grid expansion in a 2030 perspective in Germany (2013)

 

Im Auftrag der Smart Energy for Europe Platform (SEFEP) und mit inhaltlicher Unterstützung der 100 prozent erneuerbar stiftung untersuchte das Beratungsunternehmen Ecofys, wie sich ein verzögerter Ausbau der Stromübertragungsnetze bei unterschiedlicher geografischer Verteilung Erneuerbarer-Energie-Anlagen auswirkt. Das Ergebnis: Eine dezentrale Energiewende ist in jedem Fall billiger als eine zentrale Energiewende. Ein weiterer Vorteil der dezentralen Energiewende: Ein verlangsamter Netzausbau verursacht praktisch keine Zusatzkosten. Aber auch generell gilt: Wenn es zu Verzögerungen beim Netzausbau kommt, behindert dies den Ausbau der Erneuerbaren Energien nicht grundsätzlich und führt nur zu marginalen Steigerungen der Gesamtkosten. Als Nebenergebnis zeigt die Studie außerdem, dass eine zentrale Energiewende, verbunden mit einem schnellen Netzausbau, zu mehr Kohlendioxid-Emissionen führt.

Die Studie ist ein weiterer, schlagender Beleg, dass eine Konzentration von Wind- und Solarenergieanlagen auf die windstärksten und sonnenreichsten Standorte nicht kostenoptimal ist und eine dezentrale Energiewende nicht nur aus sozialen, sondern auch aus energiewirtschaftlichen und klimapolitischen Gründe der richtige Weg ist. Die Studie auf Englisch finden Sie hier.

Solarstrahlung im räumlichen Vergleich (2013)

 

Mit der wachsenden energiewirtschaftlichen Bedeutung von Photovoltaik stellt sich auch die Frage nach der räumlichen Effizienz: Welche Regionen gleichen beispielsweise eine geringe Einstrahlung in den südlichen Regionen aus? Und welchen Beitrag können schwächere Standorte generell leisten? Um diesen Fragen nachzugehen, hat die 100 prozent erneuerbar stiftung im Anschluss an die Studie Windpotenzial im räumlichen Vergleich die Solarstrahlungswerte von 27 Regionen vorgenommen. Die Datenbasis bildet die gemessene horizontale Globalstrahlung als stündliches Integral der Strahlungsleistung, die an insgesamt 34 Stationen des Deutschen Wetterdienstes zwischen 2007 und 2009 aufgezeichnet wurden. Die Studie Solarstrahlung in Deutschland in raumzeitlicher Perspektive weist nach, dass während der Sommerhalbjahre Standorte im Norden und Nordosten Deutschlands hohes Ausgleichspotenzial zu generell im Dargebot begünstigten Standorten in Süddeutschland besitzen. Im Winter gilt wiederum, dass sich südwestliche Regionen mit südöstlichen ergänzen.

Erneuerbare regional nutzen (2012-2013)

 

Die 100 prozent erneuerbar stiftung erstellte 2012 und 2013 ein Konzept, das es der Region Altmühlfranken ermöglicht, regional erzeugten Ökostrom auch überwiegend regional zu nutzen. In Gesprächen und Workshops mit der örtlichen Energiegenossenschaft, Vertretern der ansässigen Kommunalwerke und schließlich mit den Vertretern der Kommunalpolitik analysierte die Stiftung den Status Quo sowie das Wachstumspotenzial des Energie-Portfolios, um den Kunden vor Ort das günstigste Ökostromprodukt direkt und lastprofilgenau anbieten zu können. Basis war eine selbst entwickelte Arithmetik (regionale Merit-Order-Berechnung).

Regionalstromzept Altmühlfranken_Schritt Eins

Regionalstromkonzept Altmühlfranken_Schritt Zwei

Regionalstromkonzept allgemein

Windpotenzial im räumlichen Vergleich (2012)

 

In der anhaltenden Debatte zum Ausbau der Windenergie wird oft behauptet, der Windenergieausbau sei vornehmlich im Meer vor Deutschlands Küsten oder in küstennahen Regionen aufgrund des höheren Dargebots sinnvoll. Wie weht der Wind aber tatsächlich über Deutschland, und welche raumzeitlichen Muster herrschen dabei vor? Die Beantwortung dieser Fragen ist für die Nutzung der Windenergie von entscheidender Bedeutung, geht es darum, regionale und zeitlich auftretende Unterschiede im Winddargebot zu erschließen und die Windeinspeisung insgesamt zu verstetigen. Hierzu hat die 100 prozent erneuerbar stiftung stündlich aufgelöste Reanalysedaten der gemittelten Windgeschwindigkeit im Zeitraum von 2005 bis 2009 an 37 fiktiven Standorten ausgewertet und einer Clusteranalyse unterzogen. Anschließend werden in acht verschiedenen Szenarien die Erzeugungsleistung bei hoher räumlicher Konzentration und bei breiter räumlicher Verteilung simuliert. Die vollständige Studie Windpotenzial im räumlichen Vergleich finden Sie hier.