Stromnetze der Zukunft

Erdkabel zum Thema Netzausbau; Quelle: Bundesnetzagentur
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Stromnetze und Infrastruktur

Deutschland verfügt über ein gut ausgebautes und verzweigtes Stromnetz. Für den sicheren Betrieb und die bedarfsgerechte Entwicklung der Netze sind in erster Linie die Netzbetreiber zuständig. Im Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) werden ihre Verantwortlichkeiten klar geregelt: Die Netzbetreiber sollen sicherstellen, dass sie die Nachfrage nach Strom befriedigen und mit zuverlässigen Netzen zur Versorgungssicherheit in Deutschland beitragen.

Das Stromnetz in Deutschland wird unterteilt in Übertragungsnetze (Höchstspannung) und Verteilnetze (Hochspannung, Mittelspannung und Niederspannung).

Über die große Distanz: Übertragungsnetze

Übertragungsnetze ermöglichen einen deutschlandweiten und grenzüberschreitenden Transport von Strom über große Entfernungen - möglichst verlustarm und direkt dorthin, wo viel Strom verbraucht wird. Über sogenannte Kuppelleitungen ist das deutsche Höchstspannungsnetz an das europäische Verbundnetz angeschlossen. Die Stromkreislänge der Übertragungsnetze beträgt ca. 35.000 Kilometer. Übertragen wird bei Drehstrom mit Höchstspannung von 220 Kilovolt (kV) oder 380 kV, bei den geplanten neuen Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen mit bis zu 525 kV.

Die Betreiber dieser Übertragungsnetze sind Dienstleistungsunternehmen, welche die Infrastruktur der überregionalen Stromnetze zur elektrischen Energieübertragung operativ betreiben, für die Instandhaltung des Netzes sorgen, Stromleitungen ausbauen und modernisieren und Stromhändlern/-lieferanten diskriminierungsfrei Zugang zu diesen Netzen gewähren.

Darüber hinaus haben sie die Aufgabe, Netzschwankungen, welche sich durch Abweichungen zwischen aktuell erzeugter Strommenge und Stromnachfrage ergeben, möglichst gering zu halten. In Deutschland ist das Höchstspannungsübertragungsnetz im Wesentlichen Eigentum der vier Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) TenneT, 50Hertz Transmission, Amprion und TransnetBW.

Direkt zum Verbraucher: Verteilernetze

Auf der Ebene der Verteilernetze wird der Strom in Hoch-, Mittel- und Niederspannung übertragen.

  • Hochspannung: 60 kV bis 220 kV (Stromkreislänge ca. 77.000 km)
    Das Hochspannungsnetz dient der Grobverteilung von Strom. Der Strom wird aus dem Höchstspannungsnetz zu Umspannwerken von Ballungszentren oder großen Industriebetrieben geleitet.
  • Mittelspannung: 6 kV bis 60 kV (Stromkreislänge ca. 479.000 km)
    Das Mittelspannungsnetz verteilt den Strom an regionale Transformatorenstationen oder direkt an größere Einrichtungen wie beispielsweise Krankenhäuser oder Fabriken.
  • Niederspannung: 230 V oder 400 V (Stromkreislänge ca. 1.123.000 km)
    Das Niederspannungsnetz dient der Feinverteilung. An das Niederspannungsnetz sind private Haushalte, kleinere Industriebetriebe, Gewerbe und Verwaltung angeschlossen. Die Netze mit niedrigeren Spannungsebenen dienen der Verteilung des Stroms an die Endverbraucher. In diesem Bereich ist eine Vielzahl von regionalen und kommunalen Netzbetreibern tätig.

Herausforderungen an die Stromnetze

Die Anforderungen an die Stromnetze sind stetig gestiegen. Mit der Zunahme des Stromhandels, dem Ausbau der erneuerbaren Energien und der damit verbundenen zunehmenden Trennung von Stromerzeugungs- und -verbrauchsschwerpunkten sind die Stromübertragungsmengen gestiegen und sind zunehmende Schwankungen in der Stromerzeugung einschließlich der damit verbundenen Netzbelastungen zu beobachten.

Um diesen Anforderungen auch zukünftig gerecht zu werden, sind erhebliche Investitionen in den Ausbau und die Modernisierung der Stromnetze erforderlich. Im Zentrum steht dabei die Frage, wie die Regulierungsbedingungen zukünftig ausgestaltet sein müssen, damit die Netzbetreiber den Anforderungen der Energiewende an die Netze gerecht werden können.

Die Netze stehen europaweit vor drei großen Herausforderungen:

  • Die Stromerzeugung wird ungleichmäßiger ("der Wind weht nicht immer"): Schwankungen haben Auswirkungen auf die Stabilität der Netze. Das gilt für die großen, quer durch Deutschland verlaufenden Höchstspannungsleitungen ("Übertragungsnetze") ebenso wie für die regionalen Stromleitungen ("Verteilernetze").

  • Eine Vielzahl kleiner Stromerzeugungsanlagen geht ans Netz (z. B. Photovoltaikanlagen auf Dächern, kleine Windparks): Früher floss der Strom in einer Einbahnstraße von den Übertragungsnetzen über die Verteilernetze bis zum Verbraucher. Heute müssen die Netze den Stromtransport mit Gegenverkehr bewältigen, d. h. von "oben nach unten" und von "unten nach oben".

  • Der EU-weite Stromhandel nimmt zu: Deutschland - als Transitland zwischen den west- und osteuropäischen Strommärkten - wird perspektivisch deutlich mehr grenzüberschreitenden Stromhandel abwickeln als andere Länder.

Ein Bericht der Bundesnetzagentur zur Evaluierung und mit Vorschlägen zur Weiterentwicklung der Anreizregulierung - dem zentralen Instrument der Netzbetreiberregulierung - kann hier abgerufen werden. Im März 2015 hat das Bundeswirtschaftsministerium Eckpunkte für einen "Modernen Regulierungsrahmen für moderne Verteilernetze" vorgelegt, deren Kernstück eine Novelle der Anreizregulierungsverordnung ist.

Angesichts der genannten Herausforderungen dürfen Erzeugung, Netz und Transport sowie Verbrauch nicht isoliert betrachtet werden. Es ist eine ganzheitliche Betrachtung notwendig:

  • Neue Leitungen: Nur mit neuen Leitungen auf der Höchstspannungsebene kann die Distanz zwischen Erzeugungsschwerpunkten und Verbrauchszentren überbrückt werden. Durch das Energieleitungsausbaugesetz (EnLAG) und das Netzausbaubeschleunigungsgesetz Übertragungsnetz (NABEG) wird der Bau von Leitungen mit dringendem Ausbaubedarf beschleunigt.

  • Europäische Koordination: Das deutsche Stromnetz wird im europäischen Verbund betrieben. Auch der Netzausbau muss koordiniert erfolgen. Aktuell führt die Europäische Kommission eine unionsweite Konsultation zu potenziellen Vorhaben von gemeinsamem Interesse im Bereich der Strom- und Gasinfrastruktur durch. Behörden, Unternehmen, Verbände, Umweltorganisationen und Privatpersonen konnten sich bis zum 22. Oktober 2015 zu den Vorschlägen äußern. Die Konsultation ist auf der Internetseite der Europäischen Kommission verfügbar.
  • "Smart Grids": Netze, Erzeugung und Last müssen effizient und intelligent miteinander verknüpft werden. Alle Beteiligten müssen an einem Strang ziehen - Netzbetreiber, die Planungs- und Genehmigungsbehörden vor Ort und Bürgerinitiativen. Nur durch Austausch und Kooperation entsteht ein Bewusstsein für den dringend erforderlichen Netzausbau.

Erdkabel im Übertragungsnetz

Strom kann sowohl überirdisch über Freileitungen oder unterirdisch über Erdkabel übertragen werden. Auf der Ebene der Verteilernetze sind in Deutschland erdverkabelte Stromleitungen üblich. Der Stromtransport über große Distanzen auf Höchstspannungsebene, also über sogenannte Übertragungsnetze, erfolgt dagegen im Regelfall bislang über Freileitungen. Dabei kommt derzeit vor allem Drehstrom (Wechselstrom) zum Einsatz. Zukünftig sollen bei den großen Stromautobahnen in Nord-Süd-Richtung aber auch Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ-Leitungen) zum Einsatz kommen (z. B. SuedLink).

Die Bundesregierung hat die Weichen für einen schnelleren und in der Bevölkerung akzeptierten Netzausbau gestellt: Nach der Verständigung in der Regierungskoalition im Juli hat das Bundeskabinett im Oktober 2015 entsprechend grünes Licht für einen vermehrten Einsatz von Erdkabeln im Gleichstrombereich gegeben. Der Bundestag hat am 3. Dezember 2015 den Gesetzentwurf (PDF: 377 KB) in der Fassung des Änderungsantrags der Koalitionsfraktionen (PDF: 876 KB) verabschiedet, der auch am 18. Dezember 2015 im Bundesrat beschlossen wurde. Die Neuregelungen sind zum Jahreswechsel 2015/16 in Kraft getreten.

Künftig sollen die neuen Stromautobahnen (die HGÜ-Leitungen) bevorzugt als Erdkabel statt Freileitung gebaut werden. Der Vorrang betrifft v. a. die großen Nord-Süd-Trassen wie SuedLink oder die Gleichstrompassage Süd-Ost. Gleichstrom-Freileitungen sollen allgemein dort verboten werden, wo Menschen leben. Sie kommen nur dann ausnahmsweise in Betracht, wenn Naturschutzgründe dafür sprechen oder bereits bestehende Stromtrassen ohne erhebliche Umweltauswirkungen für die Leitung genutzt werden können. Auch ist eine Freileitung denkbar, wenn die betroffene Gebietskörperschaft diese aufgrund örtlicher Belange ausdrücklich verlangt.

Der Einsatz von Erdkabeln bei Drehstrom-Vorhaben (Wechselstrom) soll hingegen weiterhin erst im Rahmen von Pilotprojekten erprobt werden, um Erfahrungen zu sammeln und ihre technische Entwicklung voranzutreiben. Bisher gibt es in Deutschland ebenso wie auch in ganz Europa im Drehstrombereich auf der Höchstspannungsebene kaum Erfahrungen mit Erdkabeln. Grund ist, dass diese neue Technologie im sogenannten vermaschten Drehstrom-Netz noch technische Herausforderungen birgt. Diese müssen vor einem weitergehenden Einsatz erst geklärt werden, damit es zu keinen Einschränkungen bei der Versorgungssicherheit kommt. Die Bundesregierung prüft die Fortschritte dieser Technologie in einem Monitoring-Prozess. In einem Pilotprojekt im nordrhein-westfälischen Raesfeld werden derzeit ganz konkret erste praktische Erfahrungen zu Erdkabeln gesammelt. Über eine Kabellänge von 3,5 Kilometern werden die Vor- und Nachteile der neuen Technologie ausgewertet. Mehr zum Projekt erfahren Sie hier im Video der Bundesnetzagentur.

Die neuen Regelungen erweitern nun auch im Drehstrombereich maßvoll die Möglichkeit der Erdverkabelung: Bei allen Pilotprojekten können auf technisch und wirtschaftlich effizienten Teilabschnitten Erdkabel verwandt werden, wenn die überirdisch geplante Freileitung einen bestimmten Abstand zu Wohngebäuden unterschreiten würde. Die neuen Regelungen ergänzen zudem für alle Pilotstrecken die Kriterien für eine mögliche Erdverkabelung. Das heißt: Insbesondere auch dann, wenn es der Naturschutz erfordert, könnten die Leitungen künftig teilweise unterirdisch verlegt werden. Im Einvernehmen mit den Bundesländern wurden zudem zusätzliche Pilotprojekte im Drehstrombereich vorgesehen (PDF: 49,1 KB).

Energie

Videos zum Netzausbau

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  • Screenshot aus dem Video Bundesfachplanung - Der Korridor für die Leitung Wie läuft die Bundesfachplanung ab? Wie werden die Trassenkorridore für die neuen Leitungen ausgewählt? Ein Film über das Planungsinstrument zum Netzausbau.
  • Screenshot aus dem Video Netzausbau Bis Mitte des Jahrhunderts wollen wir unsere Energieversorgung grundlegend umbauen. Warum die Netze dabei eine wesentliche Rolle spielen, sehen Sie hier im Animationsfilm.
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  • Dr. Staake beschäftigt sich mit der Finanzierung von Infrastruktur. Wie wird der Netzausbau eigentlich finanziert? Für welche Investoren sind Stromnetze interessant? Und was hat das alles mit Norwegen zu tun? Antworten darauf gibt Dr. Staake von der KfW IPEX Bank.
  • Konstantin Staschus, Generalsekretär ENTSO-E, Brüssel Der Netzausbau in Deutschland ist längst nicht mehr nur eine nationale Angelegenheit. Auch unsere Nachbarn beobachten ihn mit großem Interesse. Das berichtet Konstantin Staschus, Generalsekretär beim europäischen Verband der Netzbetreiber ENTSO-E in Brüssel.
  • Screenshot aus dem Video Menschen des Netzausbaus Heike Kerber Ohne technische Regeln funktioniert kein Stromnetz. Das Forum Netztechnik/Netzbetrieb des VDE entwickelt sie so weiter, dass die Netze mehr erneuerbar erzeugte Energie aufnehmen können.
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  • Screenshot aus dem Video Schnelligkeit zählt Erneuerbare Energien erzeugen nicht immer gleich viel Strom. Um diese Schwankungen auszugleichen, helfen zum Beispiel Pumpspeicherwerke. Energiereporterin Anni Dunkelmann hat ein solches in Bad Säckingen im Schwarzwald besucht.
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  • Screenshot aus dem Video Jobmotor Netzausbau Deutschland modernisiert und erweitert seine Höchstspannungsnetze. Das bedeutet jede Menge Arbeit für die beteiligten Unternehmen. Energiereporter Lars Tepel erkundigte sich auf einer Netzbaustelle in der Uckermark über die Chancen für Mittelstand und Industrie.
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  • screenshot aus dem Video Die Netzbetreiber In einer neuen Folge der Energiereporter stellt Lars Tepel die Betreiber von Stromnetzen und ihre Aufgaben vor. Er spricht mit einem Übertragungsnetzbetreiber und recherchiert bei einem Stadtwerk.
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  • screenshot aus dem Video  Netzausbau konkret Wie sieht der Netzausbau konkret aus? Energiereporterin Anni Dunkelmann geht der Frage nach, wie die Energiewende durch den Bau von neuen Stromtrassen konkret umgesetzt wird.
  • screenshot aus dem Video Was kostet der Netzausbau? Wie wird der Netzausbau finanziert? Energiereporter Lars Tepel geht der Frage nach, welchen Anteil die Netzausbaukosten an der Stromrechnung von heute ausmachen und wie viel der Netzausbau kosten wird.
  • screenshot aus dem Video Mitreden beim Netzausbau Beim Netzausbau kann der Bürger mitreden. Energiereporter Lars Tepel besucht eine öffentliche Informationsveranstaltung und spricht mit Bürgern und mit Peter Franke, Vizepräsident der Bundesnetzagentur über Planungsprozesse und Partizipation.
  • screenshot aus dem Video Von der Küste in die Steckdose Von seiner Erzeugung in einem Offshore-Windpark bis in die Steckdose legt der Strom einen langen Weg zurück. Die Energiereporterin Anni Dunkelmann zeigt, wo der Strom produziert und wohin er transportiert wird - und welche Herausforderungen mit dem dafür erforderlichen Netzausbau verbunden sind.

Netze zukunftssicher gestalten