«Die Netzplanung wird zur Herausforderung»

Andreas Ulbig: «Es stellt sich die zentrale Frage, welche Rolle der Netzbetreiber künftig noch zusätzlich spielen kann.» (Photo: Peter Frommenweiler)
Monika Schläppi + Oskar E. Aeberli /

Durch die vermehrte Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien werden die Stromnetze zunehmend belastet. Andreas Ulbig, Forscher an der ETH Zürich, erläutert die aktuellen Herausforderungen für die Netzbetreiber und Netzplaner.

Haustech: Was ist für Sie als Energieexperte die grösste Schwierigkeit in Bezug auf die Zukunft der europäischen Stromnetze?
Andreas Ulbig: Die eigentliche Herausforderung besteht in der anstehenden Energiewende, das heisst, dem Weg von Erdöl und Kohle hin zur Nutzung der erneuerbaren Energien. Das Problem liegt dabei sowohl in der Integration von potenziell Millionen von dezentralen Erzeugern in Form von Wind- und PV-Anlagen als auch von neuen Verbrauchern wie Wärmepumpen und Elektroautos in die Stromnetze. Wobei immer noch nicht klar ist, wo die eigentlichen Probleme künftig auftreten werden. Zum Glück besteht aber noch genügend Zeit, um die Stromnetze an die neuen Bedürfnisse anzupassen.

Worin wird für die Ingenieure und Netzplaner in der Zukunft die effektive Herausforderung bestehen?
Die grosse Aufgabe wird sein, die Stromproduktion aus den neuen Energiequellen Wind und Photovoltaik besser zu steuern. Sodass man diese Anlagen, wenn es zu einem Engpass kommt, im Zweifelsfall auch einmal abschalten kann. Zudem gilt es, die Erzeugung künftig besser vorhersehbar zu machen, um die Stromversorgung besser planen zu können. In beiden Bereichen wurde in den letzten Jahren schon viel verbessert.

Welche Netzebenen werden dabei besonders tangiert?
Die primäre Frage wird lauten: Müssen eher die unteren Ebenen, also die Verteilnetze, oder aber die Hochspannungsebene angepasst werden. Aus meiner Optik werden die Probleme aufgrund der Photovoltaik eher auf der Verteilebene zu lösen sein. Wenn es darum ginge, nur die Windenergie einzuspeisen, wäre es bei den oft recht grossen Windparks ein reines Hochspannungsproblem.

Erfahren durch die künftig zunehmende Einspeisung erneuerbarer Energien die bestehenden Stromnetze nicht neue Belastungen? Was kann für eine kontinuierliche Netzbelastung vorgekehrt werden?
Die neuen Belastungen auf der Ebene der Endverbraucher werden aufgrund der zunehmenden Einspeisung von Photovoltaik-Anlagen vor allem in Form von Spannungsproblemen, das heisst Schwankungen bei der Netzspannung, vorkommen. Das ist aber prinzipiell kein neues Problem. Die Spannung muss in
der Praxis auch jetzt schon, sowohl in Phasen mit hohem Stromverbrauch als auch hoher Stromein­speisung, innerhalb einer bestimmten Bandbreite geregelt werden.

Was wird künftig die eigentliche Problematik der Netzbetreiber sein?
Während wir aktuell die höchste Netzbelastung haben, wenn am Abend alle Kunden Strom gleichzeitig zum Kochen nutzen, werden wir in Zukunft eher damit konfrontiert werden, dass an sonnigen Tagen am Mittag zu viel Strom von Photovoltaik-Anlagen produziert wird. Dies wird zur Folge haben, dass das Netz auf der Verteilebene an einigen Stellen verstärkt werden muss, um den Spannungsanstieg innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. An anderen Stellen im Netz kann die dezentrale Stromerzeugung der Mittagsstunden auch gleich lokal verbraucht werden – zum Beispiel zum Kochen.

Inwiefern wird der Stromkunde auf der untersten Netzebene von möglicherweise zunehmenden Spannungsschwankungen tangiert? Muss er mit Blackouts rechnen?
Blackouts möchten die Netzbetreiber gerade verhindern. Vielmehr besteht ja bei diesen der Anspruch, die Energiewende ohne Netzprobleme für die ­Endverbraucher zu schaffen. Ich glaube, was sich effektiv abzeichnet ist, dass die Endverbraucher in Zukunft vermehrt in die Regelung des Netzes eingebunden werden. ­Man wird zukünftig versuchen, dass die flexiblen Lasten der Verbraucher wie Wärmepumpen und Boiler an sonnigen Tagen den ­überschüssigen Strom aufnehmen, um auf diese Weise das Spannungsproblem schon auf lokaler Ebene zu regeln.

Bedingt diese Regelung aber nicht die Nutzung von Speichern?
Der Boiler besitzt ja mit dem Wassertank schon einen Speicher. Zudem wird dieser in der Regel in der Nachtzeit aufgeladen, weil der Strom dann günstiger ist und das Netz weniger belastet wird. In Zukunft wird es wohl so sein, dass die Boiler an sonnigen Tagen auch mal tagsüber, also in den Mittagstunden laufen, um dann lokal die übermässige Produktion von Solarstrom aufzunehmen.       

Welche Rolle sehen Sie in Zukunft für die Schweiz im internationalen Stromtransit?
Die Rolle der Schweiz als Stromdrehscheibe wird weiterhin wichtig bleiben. Aber diese Rolle wird in Zukunft anders aussehen als heute. Künftig wird nicht mehr im gleichen Umfang Bandstrom von Norden nach Süden transportiert wie heute.
Zurzeit ist die Schweiz noch für rund 20 Prozent des Transitstroms verantwortlich. Mit der vermehrten Gewinnung von Wind- und Solarstrom in Italien wird es auch zu mehr Transit von Süden nach Norden kommen. Generell werden die Stromflüsse bis 2050 deutlich stärker fluktuieren, auch weil die Stromproduktion in den Nachbarländern der Schweiz verstärkt von der Witterung abhängig sein wird.

Das vollständige Interview ist in der Haustech-Ausgabe 4/2016 erschienen.