Wind- und Solarenergieprojekte laufen Gefahr, die veralteten Stromnetze Amerikas zu überfordern

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Eine explosionsartige Zunahme geplanter Vorhaben im Bereich der sauberen Energie hat das System zur Anbindung neuer Energiequellen an Haushalte und Unternehmen überfordert.

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Von Brad Plumer

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Pläne zur Installation von 3.000 Hektar Solarpaneelen in Kentucky und Virginia verzögern sich um Jahre. Windparks in Minnesota und North Dakota wurden abrupt eingestellt. Und Programme, die die Einwohner von Massachusetts und Maine zur Einführung von Solarenergie ermutigen sollen, scheitern.

Die Energiewende, die in den Vereinigten Staaten angesichts der Rekordinvestitionen in Wind-, Solar- und andere kohlenstoffarme Technologien vor dem Start steht, steht vor einem ernsthaften Hindernis: Die Menge an Projekten hat die veralteten Systeme des Landes zur Anbindung neuer Stromquellen an Haushalte und Unternehmen überfordert.

So viele Projekte versuchen, den Genehmigungsprozess durchzuquetschen, dass sich die Verzögerungen über Jahre hinziehen können und einige Entwickler dazu führen, die Hände hochzuwerfen und wegzugehen.

Mehr als 8.100 Energieprojekte – die überwiegende Mehrheit davon Wind-, Solar- und Batterieprojekte – warteten auf die Genehmigung, Ende 2021 an das Stromnetz angeschlossen zu werden, gegenüber 5.600 im Jahr zuvor, wodurch das als Interkonnektion bekannte System blockiert wurde.

Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem von Windturbinen oder Solaranlagen erzeugter Strom in das Netz eingespeist wird – das Netzwerk aus Stromleitungen und Transformatoren, das den Strom vom Ort seiner Erzeugung in Städte und Fabriken transportiert. Es gibt kein einzelnes Raster; Die Vereinigten Staaten verfügen über Dutzende Stromnetze, die jeweils von einer anderen Behörde überwacht werden.

PJM Interconnection, das das größte regionale Netz des Landes betreibt, das sich von Illinois bis New Jersey erstreckt, wurde mit Anschlussanfragen so überschwemmt, dass es letztes Jahr ankündigte, neue Anträge bis 2026 einzufrieren, damit es einen Rückstand von Tausenden von Vorschlägen abarbeiten kann , hauptsächlich für erneuerbare Energien.

Mittlerweile dauert es durchschnittlich etwa vier Jahre, bis Entwickler eine Genehmigung erhalten, doppelt so viel wie vor einem Jahrzehnt.

Und wenn Unternehmen ihre Projekte endlich prüfen lassen, stehen sie häufig vor einer weiteren Hürde: Das örtliche Netz ist ausgelastet und sie müssen viel mehr als geplant für neue Übertragungsleitungen und andere Modernisierungen ausgeben.

Viele geben auf. Laut Untersuchungen des Lawrence Berkeley National Laboratory schaffen es weniger als ein Fünftel der Solar- und Windvorschläge tatsächlich durch die sogenannte Verbindungswarteschlange.

„Aus unserer Sicht ist der Verbindungsprozess zum Projektkiller Nr. 1 geworden“, sagte Piper Miller, Vizepräsidentin für Marktentwicklung bei Pine Gate Renewables, einem großen Entwickler von Solarenergie und Batterien.

Nach Jahren rasanten Wachstums gingen die großen Solar-, Wind- und Batterieinstallationen in den Vereinigten Staaten laut der American Clean Power Association, einer Handelsgruppe, im Jahr 2022 um 16 Prozent zurück. Schuld daran waren Lieferkettenprobleme, aber auch lange Verzögerungen bei der Anbindung von Projekten an das Stromnetz.

Die Stromerzeugung erzeugt etwa ein Viertel der von den Vereinigten Staaten produzierten Treibhausgase; Die Säuberung ist der Schlüssel zu Präsident Bidens Plan zur Bekämpfung der globalen Erwärmung. Das bahnbrechende Klimagesetz, das er letztes Jahr unterzeichnet hat, sieht Subventionen in Höhe von 370 Milliarden US-Dollar vor, um dazu beizutragen, kohlenstoffarme Energietechnologien – wie Wind, Sonne, Kernkraft oder Batterien – billiger als fossile Brennstoffe zu machen.

Das Gesetz trägt jedoch wenig dazu bei, viele praktische Hindernisse für den Bau sauberer Energieprojekte zu beseitigen, wie etwa Genehmigungsverzögerungen, lokale Widerstände oder Übertragungsbeschränkungen. Wenn diese Hindernisse nicht beseitigt werden, besteht laut Experten die Gefahr, dass Bundessubventionen in Milliardenhöhe nicht zu den vom Gesetzgeber vorgesehenen tiefgreifenden Emissionssenkungen führen.

„Es spielt keine Rolle, wie günstig die saubere Energie ist“, sagte Spencer Nelson, geschäftsführender Forschungsdirektor der ClearPath Foundation, einer auf Energie ausgerichteten gemeinnützigen Organisation. „Wenn es den Entwicklern nicht gelingt, den Vernetzungsprozess schnell genug zu bewältigen und genügend Stahl in den Boden zu bringen, werden wir unsere Klimaschutzziele nicht erreichen.“

In den größten Netzen, beispielsweise im Mittleren Westen oder im Mittleren Atlantik, verwaltet ein regionaler Betreiber den enormen Stromfluss von Hunderten verschiedener Kraftwerke über Tausende Kilometer von Übertragungsleitungen bis hin zu Millionen von Haushalten.

Bevor ein Entwickler ein Kraftwerk bauen kann, muss der örtliche Netzbetreiber sicherstellen, dass das Projekt keine Störungen verursacht – wenn beispielsweise bestehende Stromleitungen mehr Strom erhalten, als sie verarbeiten können, könnten sie überhitzen und ausfallen. Nach Durchführung einer detaillierten Studie benötigt der Netzbetreiber möglicherweise Modernisierungen, beispielsweise eine Leitung, die das neue Kraftwerk mit einem nahegelegenen Umspannwerk verbindet. Diese Kosten trägt in der Regel der Bauträger. Anschließend studiert der Bediener das nächste Projekt in der Warteschlange.

Dieser Prozess war ziemlich routinemäßig, als Energieunternehmen jedes Jahr ein paar große Kohle- oder Gaskraftwerke bauten. Aber es ist gescheitert, da die Zahl der Wind-, Solar- und Batterieprojekte im letzten Jahrzehnt stark gestiegen ist, was auf sinkende Kosten, staatliche Vorgaben für saubere Energie und nun auch hohe Bundessubventionen zurückzuführen ist.

„Die größte Herausforderung ist einfach die schiere Menge an Projekten“, sagte Ken Seiler, der die Systemplanung bei PJM Interconnection leitet. „Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Energietechnikern, die die anspruchsvollen Studien durchführen können, die wir durchführen müssen, um sicherzustellen, dass das System zuverlässig bleibt, und alle anderen versuchen auch, sie einzustellen.“

PJM, der Netzbetreiber, untersucht derzeit 2.700 Energieprojekte – hauptsächlich Wind-, Solar- und Batterieprojekte – eine Zahl, die sich in nur drei Jahren verdreifacht hat. Die Wartezeiten können mittlerweile vier Jahre oder mehr betragen, was PJM letztes Jahr dazu veranlasste, neue Überprüfungen auszusetzen und seine Prozesse zu überarbeiten.

Verzögerungen können die Geschäftsmodelle von Entwicklern erneuerbarer Energien auf den Kopf stellen. Mit der Zeit können steigende Materialkosten die Rentabilität eines Projekts beeinträchtigen. Optionen zum Grundstückskauf verfallen. Potenzielle Kunden verlieren das Interesse.

Vor zwei Jahren beantragte Silicon Ranch, ein Solarstromentwickler, bei PJM die Erlaubnis, drei 100-Megawatt-Solarprojekte in Kentucky und Virginia anzuschließen, genug, um Zehntausende Haushalte mit Strom zu versorgen. Das Unternehmen, das seine Solaranlagen häufig mit der Beweidung von Schafen kombiniert, hatte mit örtlichen Landbesitzern Kaufoptionen für Tausende Hektar Ackerland ausgehandelt.

Heute steht dieses Land leer da. Silicon Ranch hat keine Rückmeldung von PJM erhalten und schätzt nun, dass es diese Solarparks möglicherweise erst 2028 oder 2029 ans Netz bringen kann. Das bereitet Kopfschmerzen: Das Unternehmen muss möglicherweise entscheiden, ob es das Land kauft, bevor es überhaupt weiß, ob es Solarparks ist Arrays werden genehmigt.

„Es ist frustrierend“, sagte Reagan Farr, der Geschäftsführer von Silicon Ranch. „Wir reden immer darüber, wie wichtig es für unsere Branche ist, Vertrauen und Glaubwürdigkeit bei den lokalen Gemeinschaften aufzubauen. Aber wenn man hereinkommt und sagt, dass man investieren wird, und dann passiert jahrelang nichts, dann ist das keine optimale Situation.“

PJM plant demnächst, seine Warteschlangen zu verkürzen – beispielsweise indem Projekte in Clustern statt einzeln untersucht werden –, muss aber zunächst den Rückstand beseitigen.

Ein potenziell größeres Problem für Solar- und Windenergie besteht darin, dass das lokale Stromnetz vielerorts im Land verstopft ist und nicht mehr Strom aufnehmen kann.

Das heißt, wenn ein Entwickler einen neuen Windpark bauen möchte, muss er möglicherweise nicht nur für eine einfache Verbindungsleitung, sondern auch für umfassendere Netzausbauten an anderer Stelle zahlen. Ein geplanter Windpark in North Dakota beispielsweise wurde aufgefordert, für mehrere Millionen Dollar teure Modernisierungen von Übertragungsleitungen in Nebraska und Missouri zu zahlen, die Hunderte Meilen entfernt liegen.

Diese Kosten können unvorhersehbar sein. Im Jahr 2018 schlug EDP North America, ein Entwickler erneuerbarer Energien, einen 100-Megawatt-Windpark im Südwesten von Minnesota vor und schätzte, dass der Netzanschluss 10 Millionen US-Dollar kosten würde. Doch nachdem der Netzbetreiber seine Analyse abgeschlossen hatte, erfuhr EDP, dass die Modernisierungen 80 Millionen US-Dollar kosten würden. Es hat das Projekt abgebrochen.

Dadurch entsteht ein neues Problem: Wenn ein vorgeschlagenes Energieprojekt aus der Warteschlange fällt, muss der Netzbetreiber häufig Studien für andere ausstehende Projekte wiederholen und die Kosten auf andere Entwickler verlagern, was zu weiteren Stornierungen und Verzögerungen führen kann.

Es schaffe auch perverse Anreize, sagten Experten. Einige Entwickler reichen mehrere Vorschläge für Wind- und Solarparks an verschiedenen Standorten ein, ohne die Absicht zu haben, sie alle zu bauen. Stattdessen hoffen sie, dass einer ihrer Vorschläge einem anderen Entwickler zum Opfer fällt, der für große Netzwerk-Upgrades zahlen muss. Die Zunahme dieser Art spekulativer Gebote hat die Warteschlange noch weiter verlangsamt.

„Stellen Sie sich vor, wir würden Autobahnen auf diese Weise bezahlen“, sagte Rob Gramlich, Präsident der Beratungsgruppe Grid Strategies. „Wenn eine Autobahn völlig verstopft ist, muss das nächste Auto, das einsteigt, für die Erweiterung der gesamten Fahrspur bezahlen. Wenn dieser Fahrer die Rechnung sieht, steigt er aus. Oder, wenn er es selbst bezahlt, können alle anderen das nutzen.“ Infrastruktur. Es macht keinen Sinn.

Ein besserer Ansatz, sagte Herr Gramlich, bestünde darin, dass Netzbetreiber Übertragungsmodernisierungen planen, die allgemein vorteilhaft sind, und die Kosten auf eine breitere Gruppe von Energieversorgern und -nutzern verteilen, anstatt das Netz Stück für Stück durch einzelne Entwickler reparieren zu lassen chaotischer Prozess.

Für diese Idee gibt es einen Präzedenzfall. In den 2000er Jahren erkannten texanische Beamte, dass die bestehenden Stromleitungen nicht in der Lage wären, die wachsende Zahl von Windkraftanlagen zu bewältigen, die in den stürmischen Ebenen von West-Texas gebaut wurden, und planten Modernisierungen in Milliardenhöhe. Texas ist jetzt landesweit führend in der Windenergie. In ähnlicher Weise hat MISO, ein Netz, das 15 Bundesstaaten im Mittleren Westen umfasst, kürzlich neue Stromleitungen im Wert von 10,3 Milliarden US-Dollar genehmigt, auch weil die Behörden erkennen konnten, dass viele seiner Bundesstaaten ehrgeizige Ziele für erneuerbare Energien gesetzt hatten und mehr Übertragungen benötigen würden.

Diese Art der proaktiven Planung ist jedoch selten, da Versorgungsunternehmen, Staatsbeamte und Unternehmen oft heftig darüber streiten, ob neue Leitungen notwendig sind – und wer die Kosten tragen soll.

„Das Schwierigste ist nicht die Technik, sondern herauszufinden, wer dafür bezahlen wird“, sagte Aubrey Johnson, Vizepräsident für Systemplanung bei MISO.

Da sich die Netzverzögerungen häufen, haben die Regulierungsbehörden dies zur Kenntnis genommen. Letztes Jahr schlug die Federal Energy Regulatory Commission zwei große Reformen vor, um die Verbindungswarteschlangen zu rationalisieren und Netzbetreiber zu einer langfristigeren Planung zu ermutigen.

Das Schicksal dieser Regeln ist jedoch unklar. Im Dezember trat Richard Glick, der frühere Vorsitzende der Regulierungskommission, der beide Reformen angeführt hatte, zurück, nachdem er mit Senator Joe Manchin III, dem Demokraten von West Virginia, über unabhängige Richtlinien zu Erdgaspipelines aneinandergeraten war. Die Kommission ist nun zwischen zwei Demokraten und zwei Republikanern aufgeteilt; Jede neue Reform bedarf der Zustimmung der Mehrheit.

Wenn die Vereinigten Staaten ihre Netzprobleme nicht lösen können, könnten sie Schwierigkeiten haben, den Klimawandel zu bekämpfen. Forscher des von Princeton geleiteten REPEAT-Projekts haben kürzlich geschätzt, dass neue staatliche Subventionen für saubere Energie die Stromemissionen bis 2030 halbieren könnten. Dies geht jedoch davon aus, dass die Übertragungskapazität im nächsten Jahrzehnt doppelt so schnell wächst. Wenn dies nicht geschieht, so stellten die Forscher fest, könnten die Emissionen tatsächlich steigen, da Solar- und Windenergie ausgebremst werden und bestehende Gas- und Kohlekraftwerke häufiger in Betrieb sind, um Elektroautos anzutreiben.

Massachusetts und Maine warnen, sagte David Gahl, Geschäftsführer des Solar and Storage Industries Institute. In beiden Bundesstaaten bot der Gesetzgeber hohe Anreize für kleine Solaranlagen. Investoren steckten Geld hinein, aber innerhalb weniger Monate waren die Netzbetreiber überfordert und verzögerten Hunderte von Projekten.

„Das ist eine Lektion“, sagte Herr Gahl. „Man kann große, ehrgeizige Klimagesetze verabschieden, aber wenn man nicht auf Details wie die Zusammenschaltungsregeln achtet, kann man schnell in Schwierigkeiten geraten.“

Audio produziert von Kate Winslett.

Brad Plumer ist ein Klimareporter, der sich auf politische und technologische Bemühungen zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen spezialisiert hat. Bei The Times hat er auch über internationale Klimaverhandlungen und die sich verändernde Energielandschaft in den Vereinigten Staaten berichtet. @bradplumer

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