Afrikanischer Solarstrom entlastet deutsche Netze

Der Ausbau­bedarf beste­hender und geplanter Strom­trassen mit unter­schied­lichem Anteil regel­barem Strom aus Nord­afrika: links mit hohem Anteil, in der Mitte mit ausge­wogenem Mix und rechts ohne. (Bild: DLR; CC-BY 3.0)

Eine Einbindung von regelbaren thermischen Solar­kraft­werken aus Nord­afrika in den deutschen Kraft­werks­park bis zum Jahr 2050 würde es ermög­lichen, das Strom­netz hierzu­lande deutlich zu entlasten. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie der Energie­forscher des Deut­schen Zentrums für Luft- und Raum­fahrt. Demnach lassen sich durch die Strom­importe ein Ausbau des Strom­netzes in Deutschland und die damit verbun­denen Pro­bleme und Kosten redu­zieren. „Mit dem hohen Anteil an regel­barer Energie gibt es außerdem weniger Über­tragungs­spitzen und Eng­pässe, das deutsche Strom­netz kann insge­samt entlastet werden“, erläutert der Autor der Studie, Denis Hess vom DLR-Institut für Tech­ni­sche Thermo­dynamik in Stutt­gart.

Die Forscher untersuchten anhand von unter­schied­lichen Szenarien, wie Deutschland im Jahr 2050 auf dem Strom-, Wärme und Ver­kehrs­sektor mit erneuer­baren Ener­gien versorgt werden kann. Vorge­sehen ist in diesen Szena­rien auch die Ein­spei­sung von Strom aus Solar­kraft­werken in Nord­afrika über Punkt-zu-Punkt-Hoch­span­nungs­gleich­strom­leitungen. Sie zeigen, dass sich der Netz­zubau inner­halb Deutsch­lands deut­lich verringert, je mehr erneuer­barer Strom aus Nord­afrika ange­liefert wird. Bis zu vierzig Prozent des Netz­ausbaus konnten im Szena­rio „ausge­wogener Energie-Mix“, vermieden werden. Vor reduziert sich der Ausbau der Nord-Süd-Strom­trassen, die Wind­strom von Norden in den Süden bringen sollen, deutlich.

Solarthermische Kraftwerke bündeln die Sonnen­energie mit Spiegeln und wandeln sie in Wärme, die dann über einen Kraft­werks­prozess in Strom umge­wandelt wird. Energie kann bereits heute als Wärme­energie effizient und kosten­günstig gespei­chert werden, so dass die Kraft­werke auch abends und in der Nacht Strom produ­zieren können. Solche Kraft­werke haben großes Potenzial in sonnen­reichen Regionen wie Nord­afrika und dem Nahen Osten. Das weltweit größte solar­ther­mische Kraft­werk Noor-1 wurde im vergangenen Jahr in Marokko für den heimischen Bedarf fertig­gestellt. Laut DLR-Studie eignen sich die Solar­kraft­werke aber auch ideal für den Strom­export nach Europa, um dort als regel­bare erneuer­bare Techno­logie den fluktu­ierenden Strom aus Wind­energie- und Photo­voltaik­anlagen zu ergänzen. Der Strom kann durch Hoch­spannungs­gleich­strom­leitungen mit einem ver­hältnis­mäßig geringen Verlust von zirka zehn Prozent von Nord­afrika nach Mittel­europa über­tragen werden.

Solarthermisches Turm­kraft­werk Noor-Ouarzazate-III in Marokko. Ent­wickler und Betreiber des Kraft­werks ist das marokka­nische Energie­unter­nehmen Masen. (Bild: Sener)

Die Analyse basiert auf Berechnung mit dem Energie­system­modell REMix. Das Energie­system­analyse-Werkzeug hat eine hohe zeitliche Auflösung und bildet die Energie­flüsse im Strom-, Wärme- und Verkehrs­sektor im Jahres­verlauf stunden­genau ab. Zudem verfügt das Modell in der Studie mit etwa fünfhundert Netzknoten auch über eine hohe räumliche Auflösung. Die berech­neten Szenarien zeigen: Wird kein Strom aus Solar­kraft­werken aus Nordafrika mittels einer Punkt-zu-Punkt-Hoch­spannungs­gleich­strom­leitung in deutsche Netz­knoten einge­speist, muss das Netz in Deutsch­land große Leistungs­kapazi­täten vorhalten. „Das Szenario ‚ausgewo­gener Ener­gie­mix’ zeigt die optimale Mischung von regel­barem Strom­import und der Nutzung heimischer, zum großen Teil fluktu­ierender Quellen. Im Gegen­satz zu einem Szenario ohne Strom­import kann der Netz­ausbau dabei um vierzig Prozent redu­ziert werden“, beschreibt Hess die Ergeb­nisse.

Weiteren Forschungsbedarf sieht Hess in Mach­bar­keits­studien für den Aufbau der notwen­digen Infra­struktur sowie in der Entwick­lung von Geschäfts­modellen für das Ein­speisen des Stroms aus Nord­afrika. (Quelle: DLR / pro-physik.de)

Referenz: D. Hess, M. Wetzel & K.-K. Cao: Representing node-internal transmission and distribution grids in energy system models, Renewable Energy, online 20. Oktober 2017; DOI: 10.1016/j.renene.2017.10.041

Link: Abt. Energiesystemanalyse, Institut für Tech­ni­sche Thermo­dynamik, Deut­sches Zentrum für Luft- und Raum­fahrt, Stuttgart und Institut für Vernetzte Energiesysteme, DLR Oldenburg

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