Rechtsanwalt W. BAUMANN ist Fachanwalt für Verwaltungsrecht und Gründer der Kanzlei Baumann Rechtsanwälte Partnerschaftsgesellschaft mbB. Er ist seit über 40 Jahren im Umweltrecht tätig, zunächst als wissenschaftlicher Assistent an der Universität Würzburg, dann als Anwalt in Vertretung von Städten und Gemeinden gegen die atomare Wiederaufarbeitungsanlage Wackersdorf und das Kernkraftwerk Mülheim-Kärlich. Daneben war er immer wieder im energiewirtschaftlichen Themenbereich tätig, u.a. als Sachverständiger bei Gesetzesvorhaben im Bundestag, jüngst bei der Anhörung zur NABEG-Novelle. Zahlreiche Veröffentlichungen.
Prof. Dr. L.J. JARASS, M.S. (School of Engineering, Stanford University) ist seit mehr als 35 Jahren im Bereich erneuerbare Energien und Stromnetze tätig. Er hat seine Masterarbeit an der Stanford University über die Integration der Windenergie in Kalifornien geschrieben und über die Integration der Windenergie in Deutschland promoviert. Im Rahmen seiner intensiven Beratungstätigkeit für Regierungen, Netzbetreiber und Kommunen war er mehrfach Gutachter beim Deutschen Bundestag und beim Deutschen Bundesverwaltungsgericht. Über 85 Aufsätze und 10 Bücher im Energiebereich (siehe www.JARASS.com, Energie).
Lektorat durch Dipl. Volkswirtin A. JARASS, Wiesbaden.
© 2020 L.J. JARASS
Alle Rechte vorbehalten
Herstellung und Verlag:
BoD – Books on Demand GmbH, Norderstedt
ISBN 9783750484993
Die Übertragungsnetzbetreiber fordern bis 2030 knapp 15.000 km Netzausbau mit Investitionskosten von 79 Mrd. €, bis 2035 fast 18.000 km mit Investitionskosten von 95 Mrd. €.
Die Bundesnetzagentur hält davon einen wesentlichen Teil für erforderlich, nämlich bis 2030 einen Netzausbau von insgesamt rund 12.000 km mit Investitionskosten von gut 60 Mrd. € (der Zeitraum bis 2035 wurde von der Bundesnetzagentur nicht geprüft).
Der von der Bundesnetzagentur bestätigte Netzentwicklungsplan bildet die Grundlage für die Novellierung des Bundesbedarfsplangesetzes.
Zur Vermeidung von kostenintensiven Fehlinvestitionen erscheint deshalb die hier vorgelegte Bewertung des Netzentwicklungsplans dringlich.
Würzburg/Wiesbaden, 17. Februar 2020
W. BAUMANN und L.J. JARASS
Abb. 1.1: | Strombedingte CO2-Emissionen bis 2018 und Ziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan |
Abb. 2.1: | Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2017 und Ausbauziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan |
Abb. 2.2: | Vergleich der installierten Leistungen in Deutschland 2017 und Ausbauziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan |
Abb. 2.3: | Stromproduktion der EE-Kraftwerke und der konventionellen Kraftwerke in Deutschland 2017 und Prognosen bis 2035 |
Abb. 3.1: | Installierte EE-Kraftwerksleistung und benötigte Leistung in Deutschland 2017 und Prognosen bis 2035 |
Abb. 3.2: | Deutscher Stromexport bei Starkwind, Prognosen für Winter 2022/2023 |
Abb. 3.3: | Jährlicher deutscher Stromexport, Prognosen für 2035 |
Tab. 5.1: | Kraftwerkseinsatz ohne und mit Berücksichtigung der Netzausbaukosten |
Abb. 6.1: | Mindest-Stromeinspeisung v.a. durch Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung |
Abb. 6.2: | Deutsches Gas-Fernleitungsnetz, 2017 |
Abb. 7.1: | Messung der Leiterseiltemperatur statt witterungsabhängigem Freileitungsbetrieb |
Abb. 7.2: | Abregelung von Einspeisespitzen |
Abb. 7.3: | Verringerung der erforderlichen Übertragungsleistung durch eine generelle Abregelung von Einspeisespitzen |
Abb. 7.4: | Verringerung der erforderlichen Übertragungsleistung durch eine störungsorientierte Abregelung von Einspeisespitzen |
Tab. 2.1: | Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2017 und Ausbauziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan |
Tab. 2.2: | Stromproduktion in Deutschland 2017 und Prognosen bis 2035 laut Netzentwicklungsplan |
Tab. 3.1: | Laut Übertragungsnetzbetreibern bis 2035 erforderlicher Netzausbau (ohne Netzanbindung der Offshore-Windkraftwerke) |
Tab. 3.2: | Laut Übertragungsnetzbetreibern bis 2035 erforderlicher Netzausbau zur Netzanbindung der Offshore-Windkraftwerke |
Tab. 3.3: | Summe Netzausbau bis 2035 laut Übertragungsnetzbetreibern |
Tab. 3.4: | Benötigte elektrische Leistung in Deutschland 2017 und Prognosen bis 2035 |
Tab. 3.5: | Maßnahmen zum Ausgleich von benötigter und verfügbarer Leistung |
Tab. 3.6: | Netzausbau ist für die Übertragung von Leistungsüberschüssen erforderlich |
Tab. 4.1: | Übertragungsleistungen von Freileitungen und Kabeln |
Tab. 6.1: | Technische Alternativen zum massiven Netzausbau des Netzentwicklungsplans |
Tab. 6.2: | Verringerung des Netzausbaus von Norden nach Süden durch produktionsnahe Verringerung der Mindest-Stromeinspeisung |
Tab. 6.3: | Power-to-Gas, Batteriespeicher und Nachfragemanagement laut Netzentwicklungsplan |
Tab. 6.4: | Einsparung durch küstennahe Elektrolyse von Leistungsüberschüssen statt Bau von SuedLink und SuedOstLink |
Die deutsche Bundesregierung hat einen grundlegenden Umbau der deutschen Energieversorgung beschlossen.1 Durch diese Energiewende soll Deutschland eine der energieeffizientesten und umweltschonendsten Volkswirtschaften der Welt werden und gleichzeitig sollen Wohlstand und Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands gestärkt werden.
Folgende energiepolitischen Ziele wurden im Netzentwicklungsplan berücksichtigt2:
Abb. 1.14 zeigt die Reduzierung der strombedingten CO2-Emissionen bis 2018 und die im Netzentwicklungsplan berücksichtigten Ziele bis 2035.
Abb. 1.1: Strombedingte CO2-Emissionen bis 2018 und Ziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan
Ergebnis:
Diese sehr ambitionierte Reduzierung der strombedingten CO2-Emissionen wird ohne eine massive Reduzierung der Kohlestromproduktion und damit auch des Kohlestromexports nicht erreicht werden können. Entsprechend hat die von der Bundesregierung eingesetzte überparteiliche Kommission Anfang 2019 für Deutschland einen vollständigen Ausstieg aus der Kohleverstromung bis 2038 beschlossen5. Der Kohleausstieg könnte erhebliche Entschädigungszahlungen nach sich ziehen.6
Kohleausstieg bis spätestens 2038
Ende Januar 2019 hat die von der Bundesregierung eingesetzte Kohlekommission den kompletten Ausstieg aus der deutschen Kohleverstromung bis spätestens 2038 vorgeschlagen.7 Mittlerweile wurden von der Bundesregierung erste Schritte zur Umsetzung des Kohleausstiegs beschlossen.8
Netzentwicklungsplan Strom 2019, 2. Entwurf, 15. April 2019
Der 2. Entwurf des Netzentwicklungsplans Strom 20199 sieht bis 2030 einen Netzausbau von knapp 15.000 km mit Investitionskosten von 79 Mrd. € vor, bis 2035 fast 18.000 km mit Investitionskosten von 95 Mrd. €10.
Vorläufige Prüfungsergebnisse der Bundesnetzagentur, 06. August 2019
Die Bundesnetzagentur hält einen wesentlichen Teil der Planungen der Übertragungsnetzbetreiber für erforderlich, nämlich bis 2030 einen Netzausbau von insgesamt rund 12.000 km mit Investitionskosten von gut 60 Mrd. € (der Zeitraum bis 2035 wurde von der Bundesnetzagentur nicht geprüft).
Bestätigung des Netzentwicklungsplan Strom 2019, 20. Dezember 2019
Der von der Bundesnetzagentur bestätigte Netzentwicklungsplan Strom 201911 bildet die Grundlage für die in 2020 anstehende Novellierung des Bundesbedarfsplangesetzes.12 Zur Vermeidung von kostenintensiven Fehlinvestitionen erscheint deshalb eine Bewertung des Netzentwicklungsplans Strom dringlich.
1 [Koalitionsvertrag 2018, S. 71-74 und S. 142-143]; [Klimaschutzplan 2016]; siehe hierzu auch [Hirschhausen et al. 2018].
2 [NEP 2019-2030/S, S. 148, Kap. 5]. Zum Netzentwicklungsplan siehe auch [Brakelmann/Jarass 2019a].
3 Stromproduktion aus erneuerbaren Energien wird im Folgenden mit EE-Stromproduktion bezeichnet. Kraftwerke, die erneuerbare Energien in elektrische Energie umwandeln, werden mit EE-Kraftwerke bezeichnet.
4 Quellen: Für 1990 [NEP 2019-2030/2, S. 116, Abb. 47]; Schätzung der zeitlichen Entwicklung bis 2018 mit Hilfe der in [Icha 2019] angegebenen zeitlichen Entwicklung; Ziele für 2025, 2030 und 2035 laut [NEP 2019-2030/vP, S. 20].
5 [Kohleausstieg 2019]. Der Beschluss erfolgte mit nur einer Gegenstimme, die auf einem noch schnelleren Ausstieg bestand. Zu Grundsatzfragen des Umwelt- und Planungsrechts in Zeiten des Klimawandels siehe [Heß 2019].
6 [Schwintowski 2019].
7 [Kohleausstieg 2019, S. 63/64].
8 [Kohleausstieg Eckpunkte 2019]; [Kohleausstieg Gesetzgebung 2019].
9 [NEP 2019-2030/2].
10 Siehe Kap. 3.3.
11 Der in diesem Buch diskutierte Netzentwicklungsplan 2019 wird im offiziellen Dokument [NEP 2019-2030/B] als Netzentwicklungsplan Strom 2019-2030, Version 2019 bezeichnet. Frühere Versionen wurden nach dem Zieljahr bezeichnet, z.B. der Netzentwicklungsplan 2015 mit Netzentwicklungsplan Strom 2025 (Zieljahr 2025). Um Verwechslungen – auch mit späteren Versionen des Netzentwicklungsplans – zu vermeiden, wird in diesem Buch jeder Netzentwicklungsplan außer dem Netzentwicklungsplan 2019 mit dem Entstehungsjahr benannt. Der hier zur Diskussion stehende Netzentwicklungsplan Strom 2019-2030, Version 2019 wird zur Vereinfachung durchgängig als Netzentwicklungsplan bezeichnet. Die einzelnen Versionen des Netzentwicklungsplans sind in den Quellen mit [NEP 2019-2030/...] aufgelistet.
12 § 1(1) BBPlG.
In diesem Teil I werden zuerst die deutschen Ausbauziele für die installierte Kraftwerksleistung dargestellt und anschließend der laut Netzentwicklungsplan erforderliche Netzausbau.
Teil I besteht aus 2 Kapiteln:
• Kraftwerksleistung und Stromproduktion laut Netzentwicklungsplan. | • Kap. 2 |
• Erforderlicher Netzausbau laut Netzentwicklungsplan. | • Kap. 3 |
In diesem Kap. 2 werden die Ausbauziele des Netzentwicklungsplans für die installierte Kraftwerksleistung und die resultierende Stromproduktion dargestellt.
Tab. 2.113 zeigt die installierten Leistungen des deutschen Kraftwerksparks in Deutschland 2017 und Ausbauziele bis 2035 laut dem von der Bundesnetzagentur für den Netzentwicklungsplan vorgegebenen Szenariorahmen.
Ergebnis
Tab. 2.1: Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2017 und Ausbauziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan
(1) | (2) | (3) | (4) | |
Installierte Leistung [GW] | IST | Netzentwicklungsplan | ||
2017 | 2025 | 2030 | 2035 | |
(1) EE-Kraftwerke | 112,8 | 168,8 | 202,7 | 222,9 |
(1.1) Wind onshore | 50,5 | 70,5 | 81,5 | 90,8 |
(1.2) Wind offshore | 5,4 | 10,8 | 17,0 | 23,2 |
(1.3) Photovoltaik | 42,4 | 73,3 | 91,3 | 97,4 |
(1.4) Bioenergie | 7,6 | 7,3 | 6,0 | 4,6 |
(1.5) Wasserkraft | 5,6 | 5,6 | 5,6 | 5,6 |
(1.6) Sonstige | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 |
(2) Konv. Kraftwerke | 103,5 | 74,4 | 73,2 | 72,8 |
(2.1) Kernenergie | 9,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
(2.2) Braunkohle | 21,2 | 9,4 | 9,3 | 9,0 |
(2.3) Steinkohle | 25,0 | 13,5 | 9,8 | 8,1 |
(2.4) Erdgas/Öl | 34,0 | 33,8 | 36,4 | 37,8 |
(2.5) Sonstige | 4,3 | 6,1 | 6,1 | 6,1 |
(2.6) Pumpspeicher | 9,5 | 11,6 | 11,6 | 11,8 |
(3) Alle Kraftwerke | 216,3 | 243,2 | 275,9 | 295,7 |
Im Klimaschutzprogramm der Bundesregierung vom 08. Oktober 2019 wurde für 2030 die installierte Leistung für Wind onshore um gut 10 GW von 81,5 GW auf 67...71 GW verringert, für Wind offshore um 3 GW von 17 GW auf 20 GW erhöht und für Photovoltaik um knapp 7 GW von 91,3 auf 98 GW erhöht.17
Abb. 2.118 gibt eine grafische Veranschaulichung der in Tab. 2.1 gezeigten Werte zur installierten Kraftwerksleistung.
Abb. 2.1: Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2017 und Ausbauziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan
a) EE-Kraftwerke
b) Konventionelle Kraftwerke
Abb. 2.219 gibt einen Vergleich der installierten Leistungen von konventionellen und von EE-Kraftwerken (Netto-Engpassleistung) für den Zeitraum 2017 bis 2035 laut Netzentwicklungsplan.
Abb. 2.2: Vergleich der installierten Leistungen in Deutschland 2017 und Ausbauziele bis 2035 laut Netzentwicklungsplan
2017 waren die installierten Leistungen von konventionellen und EE-Kraftwerken etwa gleich groß. 2035 wird die installierte Leistung von EE-Kraftwerken mehr als dreimal so groß sein wie die der konventionellen Kraftwerke.
Tab. 2.220 zeigt die Stromproduktion der EE-Kraftwerke und der konventionellen Kraftwerke in Deutschland im Jahr 2017 und Prognosen bis 2035.
Ergebnis
Im Klimaschutzprogramm der Bundesregierung vom 08. Oktober 2019 wurde für 2030 die prognostizierte Stromproduktion für Wind onshore von 173,8 TWh laut Netzentwicklungsplan auf 140...145 TWh verringert, für Wind offshore von 73,8 TWh auf 79...84 TWh und für Photovoltaik von 86,6 TWh auf 90 TWh erhöht.21
Tab. 2.2: Stromproduktion in Deutschland 2017 und Prognosen bis 2035 laut Netzentwicklungsplan
(1) | (2) | (3) | (4) | |
Stromproduktion | IST | Netzentwicklungsplan | ||
[TWh/a] | 2017 | 2025 | 2030 | 2035 |
(1) EE-Kraftwerke | 214,8 | 339,4 | 395,1 | 434,2 |
(1.1) Wind onshore | 87,9 | 151,9 | 173,8 | 190,8 |
(1.2) Wind offshore | 17,7 | 46,8 | 73,8 | 100,7 |
(1.3) Photovoltaik | 38,0 | 70,3 | 86,8 | 91,9 |
(1.4) Bioenergie | 45,0 | 43,4 | 33,8 | 24,0 |
(1.5) Wasserkraft | 20,2 | 18,5 | 18,5 | 18,5 |
(1.6) Sonstige | 6,0 | 8,5 | 8,4 | 8,3 |
(2) Konv. Kraftwerke | 431,4 | 268,3 | 244,8 | 172,2 |
(2.1) Kernenergie | 76,3 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
(2.2) Braunkohle | 148,4 | 64,3 | 58,2 | 23,6 |
(2.3) Steinkohle | 92,9 | 80,2 | 57,3 | 22,0 |
(2.4) Erdgas/Öl | 92,3 | 108,8 | 114,7 | 112,5 |
(2.5) Sonstige | 21,5 | 15,0 | 14,6 | 14,1 |
(3) Alle Kraftwerke | 646,2 | 607,7 | 639,8 | 606,3 |
Abb. 2.322 gibt eine grafische Veranschaulichung der in Tab. 2.2 gezeigten Werte zur Bruttostromerzeugung der EE-Kraftwerke und der konventionellen Kraftwerke.
Abb. 2.3: Stromproduktion der EE-Kraftwerke und der konventionellen Kraftwerke in Deutschland 2017 und Prognosen bis 2035
a) EE-Kraftwerke
b) Konventionelle Kraftwerke
Dieses Kap. 2 zeigte Kraftwerksleistung und Stromproduktion laut Netzentwicklungsplan. Das folgende Kap. 3 erläutert den laut Netzentwicklungsplan erforderlichen Netzausbau.
13 Quelle zu Tab. 2.1: [NEP 2019-2030/vP, S. 20, Szenario B]. Hier und im Folgenden wird immer das mittlere Szenario B verwendet. Die Werte sind identisch mit [NEP 2019-2030/2, S. 30, Tab. 1] und wurden durch das von der Bundesnetzagentur bestätigte Szenario für den Netzentwicklungsplan vorgegeben [NEP 2019-2030/S, S. 4].
14 Tab. 2.1, Z. (1).
15 Tab. 2.1, Z. (2).
16 Der Szenariorahmen ist vom 15. Juni 2018 und konnte deshalb den Kohleausstiegsbeschluss [Kohleausstieg 2019] vom Januar 2019 noch nicht berücksichtigen. Die Bundesnetzagentur hat in ihrer vorläufigen Prüfung Zusatzberechnungen zum Kohleausstieg veröffentlicht [NEP 2019-2030/vP, S. 40f.].
17 [Klimaschutzprogramm 2019a, S. 39].
18 Quellen: IST-Werte für 2017 und Prognosen für 2025, 2030 und 2035 laut Tab. 2.1. Dazwischen liegende Werte wurden linear interpoliert. Alle Kernkraftwerke werden schrittweise bis Ende 2022 stillgelegt.
19 Quelle: Tab. 2.1.
20 Quelle zu Tab. 2.2, Sp. (1): [BDEW 2019]; die dort für Laufwasser angegebenen 20,2 TWh/a (siehe Tab. 2.2, Z. (1.5), Sp. (1), Wasserkraft) beruhen wohl auf einer etwas anderen Abgrenzung als in [NEP 2019-2030/2, S. 104, Abb. 38] und sind deshalb nicht direkt mit den Zahlenwerten ab 2025 vergleichbar. Quelle zu Tab. 2.2, Sp. (2) bis Sp. (4): [NEP 20192030/2, S. 104, Tab. unter Abb. 38].
21 [Klimaschutzprogramm 2019a, S. 39].
22 Quellen: IST-Werte für 2017 und Prognosen für 2025, 2030 und 2035 laut Tab. 2.2. Dazwischen liegende Werte wurden linear interpoliert. Alle Kernkraftwerke werden schrittweise bis Ende 2022 stillgelegt.
In diesem Kapitel wird der bis 2035 erforderliche Netzausbau zum einen laut Übertragungsnetzbetreibern, zum anderen laut Bundesnetzagentur dargestellt:
Die Übertragungsnetzbetreiber unterscheiden in ihrem Netzentwicklungsplan zwischen Startnetz und Zubaunetz:
Tab. 3.126 zeigt den laut Übertragungsnetzbetreibern bis zum Jahr 2035 erforderlichen Netzausbau (ohne Netzanbindung der Offshore-Windkraftwerke).
Ergebnis
Tab. 3.1: Laut Übertragungsnetzbetreibern bis 2035 erforderlicher Netzausbau (ohne Netzanbindung der Offshore-Windkraftwerke)
(1) | (2) | (3) | (4) | (5) | |
Trassenlänge | |||||
Zu-/ Umbeseilung |
Neubau in Bestandstrasse |
Neubau in neuer Trasse |
Summe | Investitionskosten | |
[km] | [km] | [km] | [km] | [Mrd. €] | |
(1) Gleichstrom-Netzausbau | |||||
(1.1) Startnetz | 0 | 0 | 250 | 250 | 1,5 |
(1.2) Zubaunetz bis 2030 | 300 | 40 | 3.530 | 3.870 | 28,5 |
(1.3) Zubaunetz 2031-2035 | 0 | 540 | 300 | 840 | 5,0 |
(1.4) Summe | 300 | 580 | 4.080 | 4.960 | 35,0 |
(2) Wechselstrom-Netzausbau | |||||
(2.1) Startnetz | 130 | 1.650 | 600 | 2.380 | 11,0 |
(2.2) Zubaunetz bis 2030 | 1.760 | 2.830 | 430 | 5.020 | 20,0 |
(2.3) Zubaunetz 2031-2035 | -10 | 200 | 120 | 310 | 2,0 |
(2.4) Summe | 1.880 | 4.680 | 1.150 | 7.710 | 33,0 |
(3) Summe Netzausbau | |||||
(3.1) Startnetz | 130 | 1.650 | 850 | 2.630 | 12,5 |
(3.2) Zubaunetz bis 2030 | 2.060 | 2.870 | 3.960 | 8.890 | 48,5 |
(3.3) Zubaunetz 2031-2035 | -10 | 740 | 420 | 1.150 | 7,0 |
(3.4) Summe | 2.180 | 5.260 | 5.230 | 12.670 | 68,0 |
Zum Vergleich: 2018 waren etwa 18.800 km Höchstspannungsleitungen in Betrieb.27 Durch den bis 2035 geplanten Netzausbau (ohne Netzanbindung der Offshore-Windkraftwerke) werden davon 2.180 km neu beseilt, 5.260 km neu gebaut in der Bestandstrasse und 5.230 km neu gebaut in neuer Trasse.
Laut Bundesnetzagentur bis 2035 erforderlicher Netzausbau (ohne Netzanbindung der Offshore-Windkraftwerke)
Auch die Bundesnetzagentur unterscheidet zwischen Startnetz28 und Zubaunetz29. Die Bundesnetzagentur hält den Großteil des laut Übertragungsnetzbetreibern bis 2030 erforderlichen Netzausbaus für bestätigungsfähig (also für grundsätzlich erforderlich):
Die Prüfung der Bundesnetzagentur bezieht sich nur auf das Zieljahr 2030. Sie macht deshalb keine Angaben bezüglich des von den Übertragungsnetzbetreibern bis 2035 zusätzlich für erforderlich gehaltenen Onshore-Netzausbaus von 1.150 km38.
Drehstromfreileitung
Der Netzentwicklungsplan gibt für einen 39