Das britische Stromnetz muss modernisiert werden, um Netto-Null zu erreichen – unsere neue Studie zeigt, wo
Um seine Emissionen im Einklang mit nationalen und globalen Zielen zu reduzieren, muss Großbritannien die Art und Weise seiner Stromerzeugung, -nutzung und -verteilung neu gestalten.
In Großbritannien sind Millionen von Wärmepumpen, Elektrofahrzeugen und Solarmodulen geplant. Diese können Emissionen reduzieren und die Haushaltsrechnungen senken. Allerdings werden sie in den kommenden Jahrzehnten auch den Strombedarf der Stadtteile erheblich erhöhen, insbesondere in Spitzenzeiten wie am frühen Abend. Zu anderen Zeiten, wenn die Sonne scheint und der Stromverbrauch niedrig ist, könnten Solarmodule auf Häusern und Unternehmen es den Stadtteilen ermöglichen, Strom in das Netz einzuspeisen.
Ein Großteil des britischen Stromnetzes wurde in den 1950er Jahren gebaut und muss modernisiert werden, um diesem Stromverbrauch gerecht zu werden. Etwa 15 % der Kabel und fast die Hälfte der Umspannwerke müssen möglicherweise ersetzt werden, um das Netto-Null-Ziel Großbritanniens zu erreichen.
Es ist schwierig zu verstehen, wie sich dies auf die Stromnetze auf Straßenebene auswirken wird. Häuser und Geschäfte sind in Gebieten unterschiedlich verteilt. Ebenso sind Stromnetze unterschiedlich konfiguriert und versorgen unterschiedliche Zahlen von Elektrogeräten. All dies wird sich darauf auswirken, ob bestehende Netze in der Lage sind, Änderungen der Stromnachfrage zu bewältigen, und welche Teile dieser Netze modernisiert werden müssen.
Die größten Netzausbauten fallen in Städten an
Meine Kollegen und ich haben die Orte kartiert, an denen das Netz beim Übergang zu Netto-Null am wahrscheinlichsten modernisiert werden muss. Unsere Karten zeigen die Dichte von Wohnhäusern und kleinen Unternehmen, die Anordnung vorhandener Kabel und Umspannwerke sowie die Anzahl der Wärmepumpen, Elektrofahrzeuge und Solarmodule – jetzt und in Zukunft.
In manchen Gegenden wird der öffentliche Nahverkehr stärker genutzt und es gibt weniger Autos, was weniger Elektrofahrzeuge bedeutet. In Gegenden, in denen Wärmenetze geplant sind (Leitungen, die heißes Wasser von einer zentralen Quelle wie einem Kraftwerk direkt in die Häuser bringen), werden wahrscheinlich weniger Wärmepumpen installiert, während in ländlichen Gegenden mehr Platz für Solarmodule vorhanden ist.
Einige dieser Informationen stammen von National Grid und anderen Betreibern. Das Szenario, das unsere Forschung zeichnet, ist nicht sicher – verschiedene Regionen können mehr oder weniger grüne Technologien einsetzen. Beispielsweise kann ein lokaler Netzbetreiber von einer höheren Verbreitung von Elektrofahrzeugen ausgehen als anderswo, oder eine lokale Behörde kann beschließen, sich auf Wärmenetze statt auf Wärmepumpen zu konzentrieren.
Unsere Modellrechnungen zeigen jedoch, dass notwendige Verbesserungen der lokalen Netze in städtischen Gebieten umfangreicher und kostspieliger sein werden. Die Kabel sind länger und erreichen mehr Haushalte und Unternehmen in den Städten, und es gibt weniger Umspannwerke pro Haushalt. Diese Netze übertragen bereits große Mengen an Elektrizität und werden mit zunehmender Nachfrage nach sauberem Strom wahrscheinlicher überlastet.
Hinzu kommt, dass Kabel in ländlichen Gebieten normalerweise oberirdisch verlaufen und die Umspannwerke auf Masten montiert sind, was den Austausch erleichtert. In Städten ist dies schwieriger (und teurer), da die Kabel dort normalerweise unterirdisch verlaufen.
Wie die Öffentlichkeit helfen kann
Netzmodernisierungen erfordern Arbeitskräfte und sind kostenintensiv. Wenn es eine Möglichkeit gäbe, diese zu vermeiden, ohne den Übergang zu einem kohlenstoffarmen Energiesystem zu behindern, könnte dies Geld sparen und dazu beitragen, die Emissionen schneller zu reduzieren.
An manchen Orten wird die steigende Nachfrage nach sauberem Strom die lokalen Netze weit über ihre derzeitigen Kapazitäten hinaus belasten, sodass Modernisierungen die einzige Option sein werden. Aber wo die Netze nicht überlastet sind, könnten Modernisierungen vermieden werden, indem die Menschen ihren Stromverbrauch während der Spitzenzeiten reduzieren. Haushalte könnten ihre Zeit umstellen, wenn sie ein Elektrofahrzeug laden, Wäsche waschen, Staub saugen oder backen.
Eine weitere Möglichkeit, den Strombedarf zu senken, besteht in der Steigerung der Energieeffizienz: durch die Umstellung auf effizientere Beleuchtung und Geräte oder durch die Isolierung von Häusern, um kleinere Wärmepumpen zu ermöglichen. Haushalte oder kleine Unternehmen mit installierten Batterien oder angeschlossenen Elektrofahrzeugen können diese so einrichten, dass sie den gespeicherten Strom zu Spitzenzeiten automatisch ins Netz abgeben.
Haushalte und Unternehmen können dafür bereits Rabatte auf ihre Stromrechnungen erhalten. Dieses Konzept wurde erfolgreich erprobt, um die Nachfrage nach erneuerbarer Energie in Zeiten zu senken, in denen es schwierig ist, im ganzen Land ausreichend davon zu erzeugen, wie zum Beispiel an Winterabenden, wenn es wenig Wind gibt.
Ähnliche Programme könnten zusätzliche Rabatte gewähren oder Haushalte und Unternehmen dafür bezahlen, ihren Stromverbrauch dort zu reduzieren, wo die Netze eingeschränkt sind. Unsere Modellrechnungen legen nahe, dass eine Reduzierung des Stromverbrauchs in den am dichtesten besiedelten Gebieten im Zentrum Londons besonders effektiv wäre.
Haushalte und kleine Unternehmen können eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung des britischen Stromnetzes spielen. Karten können zeigen, wo in verschiedenen Regionen diese Möglichkeiten bestehen, und den Behörden helfen zu erkennen, worauf sie ihre Anstrengungen konzentrieren sollten, um das britische Ziel der Netto-Null-Emissionen zu erreichen.
Sheridan Few, Dozent für Urbane Energiesysteme, Universität Leeds
