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Studie zur Abschätzung der Netzkapazität in Mitteldeutschland in Wetterlagen mit hoher Windeinspeisung

Die Studie hat sich auf der Grundlage von Wetterdaten von etwa 160 Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes aus über 20 Jahren mit der Strombelastbarkeit von Freileitungen bei verschiedenen Niveaus der Windstromeinspeisung beschäftigt. Ziel war es u.a. aufzuzeigen, welche Transportkapazitäten für den Transport von Windstrom unter Berücksichtigung der wichtigen Wettervariablen Windgeschwindigkeit und Temperatur im Netz zusätzlich zur bisherigen Fahrweise der Netze vorhanden sind. Windgeschwindigkeit und Temperatur haben erheblichen Einfluss auf die Transportkapazitäten. Die bisherige Fahrweise geht entsprechend der DIN davon aus, dass ganzjährig in Deutschland 35°C und 0,6 m/s Wind herrschen.

Sie gibt Antworten darauf, ob zusätzliche Transportkapazitäten durch ein so genanntes Temperaturmonitoring bzw. die saisonale Fahrweise im Betreib genutzt und ob bei der Netzplanung solche Effekte berücksichtigt werden können. Darüber hinaus stellt sie dar, inwieweit so genannte "Hotspots" bei Leitungen leicht identifiziert werden und welche Auswirkungen diese haben können.

Die Studie zeigt, dass die Wetterbedingungen zwischen dem nördlichen Teil Deutschlands mit der höchsten Dichte an Windparks und der Mitte Deutschlands, in die die Windenergie transportiert wird, in einem engen Zusammenhang stehen. Das bedeutet, dass in Zeiten hoher Stromproduktion aus Windenergie die Wetterbedingungen bis in die Mitte Deutschlands erheblich windiger und kühler sind als im Durchschnitt. Insbesondere ist eine hohe Windeinspeisung in keinem Fall mit heißen, windstillen Wetterbedingungen in der Nähe der betrachteten Leitungen verbunden.

Die Mittelwerte der Strombelastbarkeit für die Einspeiseklasse 4 (Starkwind) sind bei einem Anströmwinkel von 0° (sehr konservative Annahme) und freier Anströmung des Leiterseils für alle Leitungen im Bereich 140% bis 190%, d.h. die Strombelastbarkeit liegt im Mittel erheblich über dem Normwert, wenn eine hohe Windeinspeisung vorliegt. Die zum Vergleich berechneten Strombelastbarkeiten mit 90° Anströmwinkel (d.h. quer zum Leiterseil) führen für Einspeiseklasse 4 im Mittel zu Strombelastbarkeiten von 220% bis 300%, d.h. zu einer 2- bis 3-fach höheren Belastbarkeit gegenüber den bisherigen Normbedingungen. Damit wird deutlich, dass im Betrieb erhebliche zusätzliche Transportkapazitäten erschlossen werden können.

An den meisten Wetterstationen nördlich der Mittelgebirge treten bei hoher Windeinspeisung (Einspeiseklasse 4) bei einem Anströmwinkel von 0° (sehr konservative Annahme) nur sehr selten (in 1% der Fälle = 2,3 Stunden pro Jahr) Strombelastbarkeiten von unter 130% auf, an den weiter südlich gelegenen Stationen liegt diese Grenze bis auf wenige Ausnahmen bei etwa 115%. Damit wird deutlich, dass auch bei der Netzplanung zum Transport von Windenergie eine Berücksichtigung der Wettervariablen (Wind, Temperatur) zu einem effizienteren Netzausbau führen kann.