Intelligentes Strommanagementsystem für Karlsruhe

Antrag Gedruckt auf 100 Prozent Recyclingpapier Vorlage Nr.: 2023/1358 Eingang: 28.11.2023 Intelligentes Strommanagementsystem für Karlsruhe Antrag: CDU Gremien Termin TOP Ö / N Zuständigkeit Gemeinderat 23.01.2024 14 Ö Kenntnisnahme Hauptausschuss 06.02.2024 4 Ö Beratung Die CDU-Gemeinderatsfraktion Karlsruhe beantragt: 1. Die Stadtverwaltung präsentiert die im Jahr 2022 abgeschlossene Stromverteilnetzstudie und zeigt die prognostizierten Bedarfe und Potenziale der Zukunft auf. 2. Analog zu der Kooperation in Saarbrücken (aus Stadtwerken, Elektrofachbetrieb und Messdienst zur Datenerhebung) bereitet die Stadtverwaltung mit dem Netzservice der Stadtwerke Karlsruhe in einem noch festzulegenden Gebiet einen Feldversuch vor, um die Möglichkeiten eines intelligenten Strommanagementsystems für Karlsruhe zu erproben. Sachverhalt / Begründung Durch die Energiewende steigt der öffentliche und private Strombedarf in Deutschland rasant an. Das liegt zum einen am stetigen Zuwachs von dezentralen Erzeugungsanlagen (wie z. B. Photovoltaik- oder Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen) und zum anderen an der zunehmenden Entnahme von Strom durch Wärmepumpen oder die Ladeinfrastruktur für die E-Mobilität. Wie in anderen Kommunen steht daher auch die Stadt Karlsruhe vor der großen Aufgabe, das Stromnetz an die Bedarfe der Zukunft anzupassen und Kapazitäten zu erhöhen (z. B. durch den Bau neuer Leitungen, Trafos oder Umspannwerke). Um zukünftige Bedarfe zu identifizieren, wurde der Netzservice der Stadtwerke damit beauftragt, verschiedene Szenarien simulieren und in einer Stromverteilnetzstudie festzuhalten, die Ende des Jahres 2022 abgeschlossen werden sollte. Wir beantragen jetzt die Präsentation der Stromverteilnetzstudie. Ein kommunales Stromnetz der Zukunft hat jedoch nicht nur die zunehmende Anzahl von Strom- Verbrauchern und -Erzeugern zu bewältigen. Das Stromnetz muss auch mehr als je zuvor auf Herausforderungen wie Witterungsverhältnisse oder tageszeitlich bedingte Leistungsspitzen reagieren können: nachts oder bei schlechtem Wetter können PV-Anlagen keinen Strom erzeugen, und Elektroautos werden nicht über den Tag verteilt, sondern meistens erst nach Feierabend geladen. Damit drohen in den Stromnetzen Engpässe oder Ausfälle. Die Komplexität und Variabilität der Bedarfe hat laut Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. mittlerweile einen Grad erreicht, der umfangreiche „Assistenzsysteme und Automatisierungsfunktionen in den Verteilnetzen erfordert“ (https://www.vde.com/de/presse/pressemitteilungen/vde-studie-etg-hochautomatisierung-stromnetze- energie). Die Antwort lautet: „smart metering“, also der Einsatz von intelligenten Messsystemen zur automatisierten Beobachtung und Steuerung von Strombedarfen in Echtzeit. – 2 – Die intelligente Messtechnik erprobt derzeit eine Saarbrücker Kooperation aus Stadtwerken, Elektrofachbetrieb und Messdienst zur Datenerhebung in einer Testumgebung (https://hagergroup.com/de/medien-und-publikationen/nachrichten/netzstabilitaet-saarbruecken). Innerhalb dieses intelligenten Netzes werden digitale Daten dezentral erfasst und zentral weiterverarbeitet. So lassen sich zum Beispiel Ladevorgänge für Elektroautos verschieben oder genau dann starten, wenn es freie Kapazitäten gibt oder wenn besonders viel Strom aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht. Wachsende Erzeuger- und Verbraucherzahlen auf der einen Seite und zunehmende Komplexität der Strombedarfe auf der anderen Seite stellen (finanzschwache) Kommunen vor Herausforderungen. Insbesondere vor dem Hintergrund der desolaten Karlsruher Haushaltslage sehen wir in dem Saarbrücker Feldversuch jedoch eine vielversprechende Möglichkeit, um aus der Not eine Tugend zu machen. Um das Karlsruher Stromnetz nicht wahllos auszubauen und dabei viele finanzielle Ressourcen aufzuwenden, setzen wir uns für eine aktive Steuerung des Stromnetzes ein. Das ist effizient und schont die Umwelt. Ein weiterer Anreiz besteht darin, dass der Rollout intelligenter Messsysteme auch in Karlsruhe schon begonnen hat (https://www.netzservice- swka.de/netze/Messstellenbetrieb/Intelligentes-Messsysteme.php). Diese Chance, gilt es, zu nutzen. Daher beantragen wir, dass die Stadt Karlsruhe zusammen mit dem Netzservice der Stadtwerke in einem festzulegenden Gebiet einen vergleichbaren Feldversuch startet. Unterzeichnet von Stadtrat Detlef Hofmann Stadtrat Karsten Lamprecht

Stellungnahme zum Antrag Gedruckt auf 100 Prozent Recyclingpapier Vorlage Nr.: 2023/1358 Verantwortlich: Dez. 4 Dienststelle: Stadtwerke Intelligentes Strommanagementsystem für Karlsruhe Antrag: CDU Gremien Termin TOP Ö / N Zuständigkeit Hauptausschuss 06.02.2024 4 Ö Beratung Kurzfassung Der Antrag wird mit Blick auf die Ausfertigungen als erledigt betrachtet. Finanzielle Auswirkungen Ja ☐ Nein ☐ ☐ Investition ☐ Konsumtive Maßnahme Gesamtkosten: Jährliche/r Budgetbedarf/Folgekosten: Gesamteinzahlung: Jährlicher Ertrag: Finanzierung ☐ bereits vollständig budgetiert ☐ teilweise budgetiert ☐ nicht budgetiert Gegenfinanzierung durch ☐ Mehrerträge/-einzahlung ☐ Wegfall bestehender Aufgaben ☐ Umschichtung innerhalb des Dezernates Die Gegenfinanzierung ist im Erläuterungsteil dargestellt. CO 2 -Relevanz: Auswirkung auf den Klimaschutz Bei Ja: Begründung | Optimierung (im Text ergänzende Erläuterungen) Nein ☐ Ja ☐ positiv ☐ negativ ☐ geringfügig ☐ erheblich ☐ IQ-relevant Nein ☐ Ja ☐ Korridorthema: Abstimmung mit städtischen Gesellschaften Nein ☐ Ja ☐ abgestimmt mit – 2 – Punkt 1: Die Stadtverwaltung präsentiert die im Jahr 2022 abgeschlossene Stromverteilnetzstudie und zeigt die prognostizierten Bedarfe und Potenziale der Zukunft auf. Die langfristige Planung für den Stromnetzausbau in Karlsruhe erfolgt abgestimmt mit dem vorgelagerten Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW und den anderen großen Verteilnetzbetreibern in der gem. § 14d EnWG gebildeten Planungsregion Südwest (weitgehend deckungsgleich mit dem Bundesland Baden-Württemberg). Erstmalig zum 30.06.2023 wurde mit dem Regionalszenario 2023 ein abgestimmter Entwicklungspfad des Energiesystems veröffentlicht, der nun die Grundlage für eine abgestimmte Netzausbauplanung in der Planungsregion sein wird. Bis zum 30.04.2024 müssen die ersten Netzausbaupläne für die nächsten 5 und 10 Jahre vorliegen, die dann in zweijährigem Rhythmus fortgeschrieben werden. Als maßgebliche Treiber im Entwicklungspfad des Energiesystems wurden u.a. folgende Parameter identifiziert: - Erneuerbare Energien - Elektromobilität und Wärmepumpen Bisherige konventionelle Lasten wie z.B. Zunahme Kühlleistung versus Effizienzsteigerung, werden ebenfalls betrachtet. Für das Stromverteilnetz der Stadtwerke Karlsruhe Netzservice GmbH wird im Regionalszenario 2023 die folgende Entwicklung des Stromleistungsbedarfs prognostiziert: SWKN Bestand Ende 2022 2028 2033 2037 2045 Gleichzeitige konventionelle Last [MW] 269 307 338 362 350 Haushaltswärmepumpen [Tsd. Stk] 0,7 8,4 14,8 20,0 28,0 Elektro-PKW [Tsd. Stk] 2,6 27,4 48,0 64,5 104,0 PV-Anlagen [MW] 51 168 265 343 475 Tabelle 1: Strukturparameter Last und Erzeugung im Stadtgebiet Karlsruhe Die auf diesem Szenario basierende Prognose zur Entwicklung der Spitzenlast in Karlsruhe ist die Grundlage für die lokale Stromverteilnetzausbauplanung. Um den prognostizierten zu erwartenden deutlichen Anstieg der Bezugsleistung aus dem Übertragungsnetz der TransnetBW in konkrete Maßnahmen zur Netzverstärkung und zum Netzausbau zu übersetzen, wurde eine eigene Stromverteilnetzstudie durchgeführt. In der Verteilnetzstudie wurden die 930 Ortsnetze einem Stresstest in der Niederspannung unterzogen. Hierzu wurden zehn typische Ortsnetze ausgewählt und jeweils 100 Hochlaufszenarien für PV, Ladeinfrastruktur und Wärmepumpen unterzogen (Monte-Carlo-Simulation). Ziel war es die potenziellen Schwachstellen bei der Trafokapazität, der Stromtragfähigkeit der Kabel und hinsichtlich von Spannungsbandverletzungen punktuell zu identifizieren und zeitlich zu prognostizieren. Anhand der Ergebnisse kann die Netzplanung die betroffenen Gebiete gezielt analysieren, um die rechtzeitige und geeignete Gegenmaßnahme (Verlegung Trennstellen, Netzumbildung, Netzverstärkungen) zu ergreifen. Die Ergebnisse der Verteilnetzstudie wurden am 13.12.2023 dem Aufsichtsrat der Stadtwerke Karlsruhe präsentiert. – 3 – Folgende Maßnahmen werden im Zuge des Stromnetzausbaus angegangen: • Modernisierung der Netzleitstelle • Verstärkung der Haupteinspeisungen im UW West und UW Ost (inkl. vierter Haupteinspeisung) • Verstärkung des 110-kV-Netzes • Verstärkung der Umspannwerke • Verstärkungen und Neubau im 20-kV-Netz • Verstärkungen und Neubau von Ortsnetzstationen • Freileitungsverkabelung sowie Erneuerung/Verstärkung des 1-kV-Kabelnetzes • Einsatz von Mess-, Steuerungs- und Regeltechnik (MSR) durchgängig im Mittelspannungsnetz und soweit erforderlich im Niederspannungsnetz (Smart Grid) Unterstützt durch diverse Projekte im Rahmen der Forschungspartnerschaft mit dem KIT werden die Planungen zur Digitalisierung der Netze, Netzverstärkung und Netzausbau so konkret wie möglich simuliert und umgesetzt. Die Umsetzung erfolgt gemäß dem NOVA-Prinzip (NetzOptimierung vor Verstärkung und Ausbau). Punkt 2: Analog zu der Kooperation in Saarbrücken (aus Stadtwerken, Elektrofachbetrieb und Messdienst zur Datenerhebung) bereitet die Stadtverwaltung mit dem Netzservice der Stadtwerke Karlsruhe in einem noch festzulegenden Gebiet einen Feldversuch vor, um die Möglichkeiten eines intelligenten Strommanagementsystems für Karlsruhe zu erproben. In Saarbrücken werden in einer Testumgebung Komponenten eines Smart Grid aufgebaut, um das intelligente Zusammenspiel von Stromnetz, Akteuren und Gebäuden kontrolliert erproben und verfeinern zu können. Dies erfolgt auf einem Betriebsgelände der Stadtwerke Saarbrücken, mit dem Ziel, konkrete Maßnahmen zur Umsetzung der Energiewende ableiten zu können. Die SWKN arbeiten bereits an einem Reallabor (siehe Bild 1) um Erfahrungen mit intelligenter Messtechnik, der Analyse von Daten neuer Verbrauchsgeräte und der Implementierung eines Digitalen Zwillings zu sammeln. Dazu wurde im Stadtteil Neureut ein Ortsnetz ausgewählt, welches für die Zukunft interessante Strukturparameter aufweist. Die betreffende Ortsnetzstation ist bereits fernwirktechnisch angebunden, so dass hier die Übertragung von Messwerten in Echtzeit möglich ist. Das Ortsnetz weist einen für ein Stadtgebiet typischen Vermaschungsgrad auf, welcher für die Netzzustandsermittlung eine gewisse Herausforderung darstellt. Neben bereits zahlreichen PV-Anlagen sind auf der Verbrauchsseite bereits einige Ladeeinrichtungen, Wärmepumpen, Elektroheizungen und Durchlauferhitzer installiert. Zudem gibt es neben der Nutzungsart Wohnen auch etwas Gewerbe und ein bestehendes Gasnetz, welches im Zusammenspiel mit der Wärmeplanung eine Rolle spielt. Zusammen mit dem KIT wurde neben der SWKN-eigenen weitere Messtechnik installiert (auch in Kabelverteilern, was bisher untypisch ist). Das Ortsnetz liegt bereits als rechenfähiger Digitaler Zwilling vor. Durch den zusätzlichen Einbau intelligenter Messsysteme kann die Interaktion und Verschneidung von Messwerten der Smart Meter bei den Kunden und der Netzbetriebstechnik erprobt werden. Darüber hinaus sollen, sobald technisch ermöglicht, die an den Anschlusspunkten befindlichen Verbrauchs- und Einspeiseanlagen steuerbar bzw. regelbar ausgestattet werden. Die SWKN verfolgen über Beteiligung an Arbeitsgruppen (u. a. VDE FNN) die Entwicklung der Standards aus den Festlegungsverfahren sehr genau, um frühzeitig auf die zukünftigen relevanten Anforderungen reagieren zu können. Die Erwartungen an das Reallabor umfassen Rückschlüsse auf das Verbrauchsverhalten und das Lernen aus den gesammelten Daten, wie sich ein modernes Ökosystem verhält. Mit dem Ziel Anschlussnutzer nicht dauerhaft einzuschränken und gleichzeitig eine Überdimensionierung des Netzes zu vermeiden, – 4 – ergibt sich ein Optimum aus Netzverstärkung und dem Einsatz intelligenter Messtechnik zur Lastbalancierung. Hierfür sollen auch die Messtechnik und die Prozesse frühzeitig erprobt werden. Bild 1: Ausschnitt Netzplan Reallabor N 418 in Karlsruhe Neureut Der Antrag wird mit Blick auf die Ausfertigungen als erledigt betrachtet.

Niederschrift 60. Plenarsitzung des Gemeinderates 23. Januar 2024, 15:30 Uhr öffentlich Bürgersaal, Rathaus am Marktplatz Vorsitzender: Oberbürgermeister Dr. Frank Mentrup Punkt 14 der Tagesordnung: Intelligentes Strommanagementsystem für Karlsruhe Antrag: CDU Vorlage: 2023/1358 Beschluss: Beratung im Hauptausschuss am 6. Februar 2024, öffentlich Abstimmungsergebnis: Keine Abstimmung Der Vorsitzende ruft Tagesordnungspunkt 14 auf und teilt mit, der Antrag werde ohne Aussprache in den Hauptausschuss verwiesen. Zur Beurkundung: Die Schriftführerin: Hauptamt - Ratsangelegenheiten – 25. Januar 2024

Niederschrift 48. Sitzung Hauptausschuss 6. Februar 2024, 16:30 Uhr öffentlich Bürgersaal, Rathaus Marktplatz Vorsitz: Oberbürgermeister Dr. Frank Mentrup Punkt 4 der Tagesordnung: Intelligentes Strommanagementsystem für Karlsruhe Antrag: CDU Vorlage: 2023/1358 Beschluss: Kenntnisnahme von den Stellungnahmen der Verwaltung Abstimmungsergebnis: Keine Abstimmung Der Vorsitzende ruft Tagesordnungspunkt 4 zur Behandlung auf und verweist auf die vorlie- gende Stellungnahme der Verwaltung. Der Antrag sei aus dem Gemeinderat verwiesen wor- den. Stadtrat Pfannkuch (CDU) meint, dass parallel zur Wärmeleitplanung auch die Bürgerinnen und Bürger rechtzeitig mitgenommen werden müssen. Sie dürften erwarten, was mittel- o- der langfristig auf sie zukomme. Seine Fraktion bitte darum, die vielen Dinge noch in ein zeitliches Gefüge zu bringen, damit man auch als betroffener Bürger wisse, wie es weiter- gehe. Stadtrat Kalmbach (FW|FÜR) möchte wissen, was man in das Netz investieren müsse, damit es zukunftsfähig werde. Das Konzept werde viele Kapazitäten erfordern. Intelligenz ins Stromnetz zu bringen, werde entscheidend wichtig sein. Den Bürgerinnen und Bürgern werde aber nicht gesagt, was es finanziell bedeute, was auf sie zukomme. Stadtrat Dr. Schmidt (AfD) glaubt, dass die Bürger noch mehr Information benötigen, als das, was jetzt angefragt wurde. Die Begründung sei zutreffend. Stadtrat Hofmann (CDU) sieht den Antrag in großen Teilen als erledigt. Er bitte lediglich da- rum, dass die Stromverteilernetzstudie der Stadtwerke veröffentlicht werde. Es gebe bereits Anfragen von Bürgern. – 2 – Erste Bürgermeisterin Luczak-Schwarz entgegnet, bei der Verteilerstudie handle es sich um einen Stresstest des Niederspannungsnetzes, was nicht zur Veröffentlichung vorgesehen sei. Die Stadtwerke müssen aber als Verteilnetzbetreiber bis 30. April 2024 ihre entsprechenden Netzausbauplänen veröffentlichen. Damit sei der Zugang für die Bürger gewährleistet. Herr Bornhöft (Stadtwerke Netze) ergänzt, die Verteilnetzstudie sei die Basis für den am 30.04.2024 zu veröffentlichen Netzausbauplan für die nächsten fünf bis zehn Jahre. Dort habe man Simulationen durchgeführt, deren Ergebnisse man entsprechend bewerte, um dann zu dieser Netzausbauplanung zu kommen. Er stimme zu, dass es Kommunikation an die Bürgerinnen und Bürger brauche, damit diese am Ende wissen, was auf sie zukomme. Dieses Thema werde man in den nächsten Monaten angehen. Der erste Schritt sei aber, zu wissen, was man mache, in welcher Reihenfolge, um dann in die entsprechende Kommuni- kation zu gehen. Der Vorsitzende meint, man wolle Nahwärmenetze ausbauen, Fernwärmenetze ausbauen, man benötige eine neue Aktivierung der Stromnetze auf verschiedenen Spannungen. Und man benötige neue Umspannstationen und ähnliches. Man müsse sich überlegen, wie man dies in einer kommunikativen Weise jedem zugänglich mache. Nachdem keine weiteren Wortmeldungen vorliegen, erklärt er den Antrag damit für erledigt. Zur Beurkundung: Die Schriftführerin: Hauptamt – Ratsangelegenheiten – 21. Februar 2024