Zuletzt aktuaÂliÂsiert am 26. Mai 2020 durch JürÂgen Voskuhl
DeutschÂland hat den zweitÂhöchsÂten StromÂpreis in Europa.
In dieÂsem BeiÂtrag stelÂlen wir Ihnen zwei KosÂtenÂtreiÂber vor und erkläÂren Ihnen, warÂum – außer dem EndÂverÂbrauÂcher, der das bezahÂlen muss – keiÂner der BeteiÂligÂten ProtÂagoÂnisÂten ein wirtÂschaftÂliÂches InterÂesÂse darÂan hat, das zu ändern. DarÂüber hinÂaus lerÂnen Sie sinnÂvolÂle AbhilÂfeÂmaßÂnahÂmen kenÂnen und erfahÂren, warÂum es auch damit nicht vorÂan geht.
LasÂsen Sie uns zunächst gemeinÂsam einen Blick auf die beteiÂligÂten ProtÂagoÂnisÂten und die AbläuÂfe im deutÂschen StromÂmarkt werfen.
Die ProtÂagoÂnisÂten und ihr Zusammenwirken
Zum einen sind da die StromÂerzeuÂger, also die BetreiÂber von KraftÂwerÂken oder AnlaÂgen zu ErzeuÂgung erneuÂerÂbaÂrer Energien.
Im Jahr 2017 speisÂten 712 GroßÂanÂlaÂgen (NennÂleisÂtung über 10 MegaÂwatt) in das deutÂsche StromÂnetz ein. Die instalÂlierÂte GesamtÂleisÂtung betrug 100,0 GigaÂwatt (GW). Durch den AusÂbau der erneuÂerÂbaÂren EnerÂgien beträgt die NennÂleisÂtung inzwiÂschen ca. 210 GW – mit wachÂsenÂder Tendenz.
Über das ÜberÂtraÂgungsÂnetz gelangt der Strom zu den VerÂbrauÂchern. Das ÜberÂtraÂgungsÂnetz in DeutschÂland ist in vier geoÂgraÂfiÂsche RegelÂzoÂnen aufÂgeÂteilt. Jeder RegelÂzoÂne ist ein bestimmÂter ÜberÂtraÂgungsÂnetzÂbeÂtreiÂber (ÜNB) zugeÂteilt. DieÂser ist für die NetzÂstaÂbiÂliÂtät in seiÂner RegelÂzoÂne verantwortlich.
Der Ablauf dabei ist folgender:
- Auf dem StromÂmarkt werÂden PreiÂse durch AngeÂbot und NachÂfraÂge bestimmt. DieÂse sind beiÂspielsÂweiÂse vom KliÂma, der JahÂresÂzeit, dem VerÂbrauchsÂverÂhalÂten und den angeÂboÂteÂnen KapaÂziÂtäÂten abhängig.
- Auf Basis der zu erwarÂtenÂden PreiÂse und andeÂrer KriÂteÂriÂen erfolgt ab einer KraftÂwerksÂleisÂtung von 10 MW ein sogeÂnannÂter DisÂpatch durch den KraftÂwerksÂbeÂtreiÂber: er legt die verÂfügÂbaÂre KraftÂwerksÂleisÂtung in räumÂliÂcher, zeitÂliÂcher und graÂduÂelÂler (Teillast/​Vollast) HinÂsicht fest. Dies wird in einem FahrÂplan festgehalten.
- Alle teilÂnehÂmenÂden KraftÂwerksÂbeÂtreiÂber sind verÂpflichÂtet, dieÂsen FahrÂplan tägÂlich (bis 14.30 Uhr) mit den von ihnen am FolÂgeÂtag zu proÂduÂzierÂten StromÂmenÂgen bei dem ÜNB anzuÂmelÂden, in desÂsen RegelÂzoÂne sich die jeweiÂliÂgen KraftÂwerÂke befinden.
- Aus der SumÂme aller FahrÂpläÂne in allen vier RegelÂzoÂnen ergibt sich der bunÂdesÂdeutÂsche DisÂpatch für den FolÂgeÂtag – anders gesagt: die EinÂsatzÂplaÂnung für alle deutÂschen Kraftwerke.
VerÂänÂderÂte NutÂzung des Übertragungsnetzes
Ergibt die AusÂwerÂtung dieÂses DisÂpatch, dass EngÂpäsÂse droÂhen oder kommt es tatÂsächÂlich kurzÂfrisÂtig zu ÜberÂlasÂtunÂgen, forÂdern die ÜNB von den KraftÂwerksÂbeÂtreiÂbern die ÄndeÂrung ihrer FahrÂpläÂne – den RedisÂpatch.
Ziel ist es dabei, die Netz- und SysÂtemÂstaÂbiÂliÂtät – und damit die hohe VerÂsorÂgungsÂsiÂcherÂheit der VerÂbrauÂcher – zu erhalÂten sowie NetzÂunÂterÂbreÂchunÂgen abzuwenden.
Aber wodurch ensteÂhen solÂche ÜberÂlasÂtunÂgen? Zum einen geraÂten die LeiÂtunÂgen durch zu viel einÂgeÂspeisÂte KraftÂwerksÂleisÂtung an die GrenÂzen ihrer techÂniÂschen Leistungsfähigkeit.
Eine HerÂausÂforÂdeÂrung für das ÜberÂtraÂgungsÂnetz stelÂlen auch die zahlÂreiÂchen PhoÂtoÂvolÂtaÂik- (PV) und WindÂenerÂgieÂanÂlaÂgen (WEA) dar. DieÂse steÂhen regelÂmäÂßig an Orten, wo sie besonÂders wirtÂschaftÂlich sind. Das ist in vieÂlen FälÂlen aber nicht der Ort, an dem die erzeugÂte EnerÂgie benöÂtigt wird.
Unter RedisÂpatch verÂsteht man EinÂgrifÂfe in die ErzeuÂgungsÂleisÂtung von konÂvenÂtioÂnelÂlen KraftÂwerÂken durch den ÜNB, um LeiÂtungsÂabÂschnitÂte vor einer ÜberÂlasÂtung zu schützen.
Droht an einer bestimmÂten StelÂle im Netz ein EngÂpass, werÂden KraftÂwerÂke diesÂseits des EngÂpasÂses angeÂwieÂsen, ihre EinÂspeiÂsung zu drosÂseln, wähÂrend AnlaÂgen jenÂseits des EngÂpasÂses ihre EinÂspeiÂseÂleisÂtung erhöÂhen müssen.
Ein RedisÂpatch-VorÂgang kosÂtet Geld!
Bei einem RedisÂpatch-VorÂgang falÂlen KosÂten an. DieÂse ergeÂben sich
- im FalÂle des HochÂfahÂrens eines KraftÂwerks: durch die AnfahrtsÂkosÂten der Anlage
- im FalÂle der LeisÂtungsÂdrosÂseÂlung: durch EntÂschäÂdiÂgungsÂleisÂtunÂgen, die an den KraftÂwerksÂbeÂtreiÂber zu zahÂlen sind
DieÂse KosÂten werÂden zwar zunächst durch den anforÂdernÂden ÜNB begliÂchen, am Ende aber auf die durch alle NetzÂnutÂzer zu zahÂlenÂden NetzÂentÂgelÂte umgelegt.
In der nebenÂsteÂhenÂden GraÂfik ist die KosÂtenÂentÂwickÂlung der RedisÂpatch-MaßÂnahÂmen in den JahÂren ab 2007 darÂgeÂstellt. Es liegt auf der Hand, das eine KorÂreÂlaÂtiÂon zwiÂschen den gestieÂgeÂnen KosÂten der RedisÂpatch-MaßÂnahÂmen und dem AusÂbau der erneuÂerÂbaÂren EnerÂgien besteht. Aber was kann man dageÂgen tun?
OptiÂmieÂrung des vorÂhanÂdeÂnen Netzes
Da die RedisÂpatch-MaßÂnahÂmen durch EngÂpäsÂse in den ÜberÂtraÂgungsÂweÂgen entÂsteÂhen, müsÂsen offenÂsichtÂlich dieÂse EngÂpäsÂse beseiÂtigt werden.
Eine HandÂlungsÂebeÂne stellt dabei die OptiÂmieÂrung des vorÂhanÂdeÂnen NetÂzes dar. Zu entÂspreÂchenÂden MaßÂnahÂmen gehört etwa ein witÂteÂrungsÂabÂhänÂgiÂger FreiÂleiÂtungsÂbeÂtrieb: bei Wind und bei niedÂriÂger UmgeÂbungsÂtemÂpeÂraÂtur (die meisÂten EngÂpäsÂse bestehen in den WinÂterÂmoÂnaÂten) kann eine erhöhÂte ÜberÂtraÂgungsÂfäÂhigÂkeit gegenÂüber NormÂwerÂten ausÂgeÂnutzt werÂden werden.
EbenÂfalls dazu gehört auch die SpanÂnungsÂumÂstelÂlung von 220 auf 380 kV sowie die NutÂzung von neuÂen LeiÂterÂseiÂlen, die höheÂre StröÂme und TemÂpeÂraÂtuÂren aushalten.
AusÂführÂliÂche InforÂmaÂtioÂnen zu geplanÂten und genehÂmigÂten AusÂbauÂvorÂhaÂben erhalÂten Sie, wenn Sie auf die nebenÂsteÂhenÂde KarÂte klicken.
AllerÂdings geht der AusÂbau nur langÂsam vorÂan: Laut BunÂdesÂnetzÂagenÂtur sind von erforÂderÂliÂchen 7.700 KiloÂmeÂtern im deutÂschen ÜberÂtraÂgungsÂnetz aktuÂell 1.100 KiloÂmeÂter gebaut – vor einem Jahr waren es 950. WeiÂteÂre EinÂzelÂheiÂten entÂhält dieÂser BeiÂtrag des ZDF.
NetzÂausÂbau: Das Für und Wider
AndeÂrerÂseits stellt sich die FraÂge, ob der speÂziÂfiÂzierÂte Bedarf überÂhaupt benöÂtigt wird: in einem intelÂliÂgenÂten, dezenÂtraÂlen Netz könnÂte man benachÂbarÂte ErzeuÂger zuschalÂten oder den Bedarf aus dezenÂtraÂlen EnerÂgieÂspeiÂchern decken.
BesonÂders unter Beschuss steht hier der SuedÂLink, eine HochÂspanÂnungsÂgleichÂstromÂleiÂtung (HGÜ) von der NordÂsee (BrunsÂbrütÂtel) bis HeilÂbronn. KriÂtiÂker bemänÂgeln, dass dieÂse nur wegen dem weiÂteÂren Betrieb groÂßer KohÂleÂkraftÂwerÂke sowie der optiÂmaÂlen NutÂzung von OffÂshore-WEA dient – und damit den InterÂesÂsen der groÂßen Konzerne.
BefürÂworÂter weiÂsen darÂauf hin, das auch bei einer DunÂkelÂflauÂte in einem Teil des LanÂdes dieÂser mit EnerÂgie verÂsorgt werÂden muss und desÂhalb groÂße MenÂgen Strom quer durch das Land geschickt werÂden müssen.
Nach AufÂfasÂsung des Autors erscheint in jedem Fall eine kapaÂziÂtätsÂbeÂzoÂgeÂne BeteiÂliÂgung der StromÂerzeuÂger an den NetzÂentÂgelÂten sinnÂvoll: SchließÂlich zahÂlen SpeÂdiÂtioÂnen, die Waren über euroÂpäiÂsche AutoÂbahÂnen beförÂdern, auch eine Maut für die Straßenbenutzung.
NegaÂtiÂve PreiÂse für Strom
NegaÂtiÂve PreiÂse für Strom – gibt's das? Die AntÂwort lauÂtet: Ja! Aber warÂum ist das so?
Wind und SonÂne lasÂsen sich bekannÂterÂmaÂßen nicht regeln. Das gilt somit auch für den damit erzeugÂten Strom.
KraftÂwerÂke lasÂsen sich aber ebenÂfalls nicht in SekunÂden oder auch nur MinuÂten im notÂwenÂdiÂgen Umfang herÂunÂterÂfahÂren. Bei älteÂren KohÂleÂkraftÂwerÂken kann dieÂser VorÂgang Tage, mitÂunÂter Wochen brauÂchen. So entÂsteÂhen unter gewisÂsen UmstänÂden Überkapazitäten.
DieÂses "Zuviel" an Strom kann – Stand heuÂte – nicht gespeiÂchert werÂden. Um eine NetzÂüberÂlasÂtung zu verÂmeiÂden, müsÂsen die die ÜberÂgangsÂnetzÂbeÂtreiÂber dieÂsen Strom also verÂramÂschen. Das dadurch entÂsteÂhenÂde ÜberÂanÂgeÂbot an der StromÂbörÂse drückt natürÂlich die PreiÂse, mitÂunÂter eben auch ins Negative.
Die Zeche zahlt am Ende der VerÂbrauÂcher: Die anfalÂlenÂden KosÂten werÂden über die EEG-UmlaÂge abgerechnet.
LösungsÂanÂsätÂze
Sucht man nach aktuÂell verÂfügÂbaÂren LösunÂgen, ergeÂben sich einiÂge Optionen.
Die OptiÂmieÂrung der ÜberÂtraÂgungsÂweÂge wurÂde in dieÂsem BeiÂtrag ja bereits umfasÂsend erläutert.
DezenÂtraÂle Stromspeicher
Ein weiÂteÂrer Ansatz sind dezenÂtraÂle StromÂspeiÂcher. EntÂspreÂchenÂde TechÂnoÂloÂgien sind verÂfügÂbar und auch schon im prakÂtiÂschen EinÂsatz (teilw. seit mehÂren JahrÂzehnÂten!). Die folÂgenÂde GraÂfik verÂmitÂtelt einen ÜberÂblick über die zum EinÂsatz komÂmenÂden Technologien.
NachÂfolÂgend ein paar ErläuÂteÂrunÂgen zu verÂschieÂdeÂnen in der GraÂfik erwähnÂten Technologien.
BatÂteÂrien
In dieÂsem Bereich haben sich vor allem LithiÂum-Ionen-BatÂteÂrien durchÂgeÂsetzt. Die größÂte aktuÂell in Betrieb befindÂliÂche BatÂteÂrie ist die HornsÂdaÂle Power ReserÂve (AUS) mit eine KapaÂziÂtät von 129 MWh und eine LeisÂtung von 100 MW.
TherÂmiÂsche SpeiÂcher: Flüssigsalzbatterien
HierÂbei wird überÂschüsÂsiÂge EnerÂgie dazu genutzt, Salz zu schmelÂzen. Wenn es beim ErkalÂten krisÂtalÂliÂsiert, gibt es die EnerÂgie wieÂder ab.
TherÂmiÂsche SpeiÂcher: Vulkangestein
Einen neuÂen Weg geht SieÂmens GameÂsa: Im Juni 2019 hat in HamÂburg ein neuÂarÂtiÂger EnerÂgieÂspeiÂcher auf Basis von VulÂkanÂgeÂstein den Betrieb aufÂgeÂnomÂmen. Der WärÂmeÂspeiÂcher im StadtÂteil AltenÂwerÂder fasst rund 1.000 TonÂnen des Gesteins als SpeiÂcherÂmeÂdiÂum. Die DemonsÂtraÂtiÂonsÂanÂlaÂge kann bis zu 130 MWh therÂmiÂsche EnerÂgie für rund eine Woche speichern.
(V-)RFB-Speicher
Redox-Flow-BatÂteÂrien basieÂren auf einem flüsÂsiÂgen elekÂtroÂcheÂmiÂschen SpeiÂcher. DieÂser besteht aus einem ElekÂtroÂlyt (häuÂfig VanaÂdiÂum), der in Tanks in unterÂschiedÂliÂchen OxiÂdaÂtiÂonsÂstuÂfen gespeiÂchert wird. Der Strom wird ähnÂlich wie bei der BrennÂstoffÂzelÂle an einer MemÂbran proÂduÂziert. Die GröÂße der MemÂbran bestimmt die LeisÂtung (kW), die EnerÂgie (kWh) hängt von der TankÂgröÂße ab, also der MenÂge der einÂgeÂsetzÂten Flüssigkeit.
EntÂspreÂchenÂde BatÂteÂrien sind bereits im komÂerÂziÂelÂlen EinÂsatz, beiÂspielsÂweiÂse in einem ProÂjekt in ChiÂna (aktuÂell: 3MW /​ 12MWh, EndÂausÂbau: 10MW /​ 40MWh).
DruckÂluftÂspeiÂcher
Wie der Name verÂmuÂten lässt, wird hierÂbei DruckÂluft als EnerÂgieÂspeiÂcher verÂwenÂdet. Sie dieÂnen zur NetzÂreÂgeÂlung wie beiÂspielsÂweiÂse der BereitÂstelÂlung von RegelÂleisÂtung: Wenn mehr Strom proÂduÂziert als verÂbraucht wird, wird mit der überÂschüsÂsiÂgen EnerÂgie Luft unter Druck in einen SpeiÂcher gepumpt; bei StromÂbeÂdarf wird mit der DruckÂluft in einer GasÂturÂbiÂne Strom produziert.
Power-to‑X
Mit dieÂsem Begriff werÂden verÂschieÂdeÂne TechÂnoÂloÂgien zur SpeiÂcheÂrung bzw. anderÂweiÂtiÂgen NutÂzung von StromÂüberÂschüsÂsen in ZeiÂten eines ÜberÂanÂgeÂboÂtes variaÂbler erneuÂerÂbaÂrer EnerÂgien wie SolarÂenerÂgie, WindÂenerÂgie und WasÂserÂkraft bezeichÂnet. EbenÂfalls üblich sind die BezeichÂnunÂgen P2X bzw. PtX.
BesonÂders interÂesÂsant ist dabei die UmwandÂlung in WasÂserÂstoff (H2) im ElekÂtroÂlyÂseÂverÂfahÂren: Der WasÂserÂstoff kann direkt in BrennÂstoffÂzelÂlen oder GasÂturÂbiÂnen verÂwenÂdet werÂden. AlterÂnaÂtiv ist die anschlieÂßenÂde UmwandÂlung in Methan, MethaÂnol, Ethan oder ProÂpan mögÂlich. Die bei der ElekÂtroÂlyÂse entÂsteÂhenÂde AbwärÂme kann in lokaÂlen WärÂmeÂverÂsorÂgungsÂnetÂzen genutzt werden.
Bei Power-to‑X besteht ein typiÂsches HenÂne-Ei-ProÂblem: die KosÂten sind hoch, weil keiÂner invesÂtiert. Weil die KosÂten hoch sind, invesÂtiert keiner.
Demand Side Management
HierÂbei wird die StromÂnachÂfraÂge auf der VerÂbrauÂcherÂseiÂte fleÂxiÂbiÂliÂsiert, indem der StromÂverÂbrauch teilÂweiÂse zeitÂlich verÂlaÂgert wird.
Neben groÂßen und enerÂgieÂinÂtenÂsiÂven UnterÂnehÂmen werÂden zunehÂmend auch HausÂhalÂte mit PhoÂtoÂvolÂtaÂik-BatÂteÂrieÂsysÂteÂmen, elekÂtriÂsche Heiz- und WarmÂwasÂserÂsysÂteÂme in VerÂbinÂdung mit therÂmiÂschen SpeiÂchern sowie ElekÂtroÂfahrÂzeuÂge zum Demand Side ManageÂment herÂanÂgeÂzoÂgen, um potenÂziÂelÂle EngÂpäsÂse zu vermeiden.
GroßÂspeiÂcher in Deutschland
Auf der folÂgenÂden KarÂte sind die in Betrieb befindÂliÂchen, bezieÂhungsÂweiÂse geplanÂten GroßÂspeiÂcher in DeutschÂland dargestellt.
WarÂum werÂden nicht mehr dezenÂtraÂle GroßÂspeiÂcher gebaut?
GroßÂspeiÂcher werÂden hierÂzuÂlanÂde leiÂder in vieÂlerÂlei HinÂsicht benachÂteiÂligt: Auch expliÂzit netzÂdienÂliÂche BatÂteÂrien werÂden immer noch als LetztÂverÂbrauÂcher, nicht als EleÂmenÂte eines dezenÂtraÂlen, smarÂten NetÂzes einÂgeÂstuft. Das bedeuÂtet, das beim Laden des SpeiÂchers für den bezoÂgeÂnen Strom EEG-UmlaÂge gezahlt werÂden muss! Und selbst wenn sie AusÂnahÂmeÂreÂgeÂlunÂgen erhalÂten, müsÂsen BatÂteÂrien, die nicht durch konÂvenÂtioÂnelÂle KraftÂwerÂke besiÂchert sind, viel höheÂre SicherÂheitsÂpufÂfer vorÂwieÂsen als BatÂteÂrien im konÂtiÂnenÂtalÂeuÂroÂpäiÂschen AusÂland. Unterm Strich fehlt also ganz einÂfach der wirtÂschaftÂliÂche Anreiz.
Neue RahÂmenÂbeÂdinÂgunÂgen sind daher eleÂmenÂtar für eine erfolgÂreiÂche InteÂgraÂtiÂon von SpeiÂchern. Dazu gehört insÂbeÂsonÂdeÂre die reguÂlaÂtoÂriÂsche VerÂanÂkeÂrung von SpeiÂchern außerÂhalb des Erneuerbare-Energien-Gesetzes.
Fazit
- KosÂten für verÂmeidÂbaÂre RedisÂpatch-MaßÂnahÂmen und negaÂtiÂve PreiÂse an der StromÂbörÂse sind nur zwei BeiÂspieÂle der zahlÂreiÂchen UrsaÂchen für die verÂgleichsÂweiÂse hohen StromÂpreiÂse in Deutschland.
- DieÂse MaßÂnahÂmen werÂden unter andeÂrem durch die manÂgelnÂde FleÂxiÂbiÂliÂtät konÂvenÂtioÂnelÂler KraftÂwerÂke verursacht.
- Auch eine OptiÂmieÂrung des StromÂnetÂzes würÂde die Anzahl dieÂser EinÂgrifÂfe erhebÂlich reduÂzieÂren. Wegen den widerÂsprüchÂliÂchen SignaÂle aus der BevölÂkeÂrung und den sich darÂaus ergeÂbenÂden lanÂgen PlaÂnungs- und GenehÂmiÂgungsÂverÂfahÂren kommt der NetzÂausÂbau aber nur schlepÂpend voran.
- Ein weiÂteÂrer LösungsÂanÂsatz ist der Bau dezenÂtraÂler GroßÂspeiÂcher. AusÂgeÂreifÂte TechÂnoÂloÂgien exisÂtieÂren zwar, dieÂse sind jedoch (noch) teuÂer. Auch aufÂgrund der von der PoliÂtik vorÂgeÂgeÂbeÂnen RahÂmenÂbeÂdinÂgunÂgen ist ein wirtÂschaftÂliÂcher Betrieb solÂcher GroßÂspeiÂcher zur Zeit kaum möglich.
QuelÂlen
Baden-WürtÂtemÂberÂgiÂscher GenosÂsenÂschaftsÂverÂband e.V.: ProÂsuÂmer-EnerÂgieÂhanÂdelsÂplattÂform als EnerÂgieÂverÂsorÂger von morgen
UmweltÂbunÂdesÂamt: KonÂvenÂtioÂnelÂle KraftÂwerÂke und erneuÂerÂbaÂre Energien
BunÂdesÂwirtÂschaftsÂmiÂnisÂteÂriÂum: AktiÂonsÂplan Stromnetz
BunÂdesÂverÂband der BürÂgerÂinitiaÂtiÂven gegen SuedÂLink: JA zur EnerÂgieÂwenÂde, NEIN zur StromÂauÂtoÂbahn SuedLink
DeutÂsche-EnerÂgie-AgenÂtur: "Power to X: TechÂnoÂloÂgien" (PDF)
SpekÂtrum der WisÂsenÂschaft: Strom im Tank
HornsÂdaÂle Power ReserÂve (WebÂsite, engl.)
pv magaÂziÂne: "Tanz auf dem VulÂkan: SieÂmens GameÂsa nimmt neuÂarÂtiÂgen elekÂtroÂtherÂmiÂschen EnerÂgieÂspeiÂcher in HamÂburg in Betrieb"
EnerÂgy StoÂrage News: First phaÂse of China’s bigÂgest flow batÂteÂry put into opeÂraÂtiÂon by VRB Energy