Das Stromnetz steht durch die Energiewende vor einem epochalen Wandel. Der Zubau der Erneuerbaren Energien hat mit einem Anteil von aktuell 30% einen neuen Höchststand erreicht. Das ist eine gute Nachricht für den Klimaschutz, aber das schafft auch Probleme bei der Versorgungssicherheit. Denn Strom muss immer genau dann erzeugt werden, wenn er verbraucht wird.

Was passiert also, wenn eine Wolke über die drei Fußballfelder große Freilandanlage mit Solarmodulen gleitet, von der die halbe Kreisstadt versorgt wird? Was ist, wenn der Wind nicht weht? Im Moment sorgen noch die großen und kleinen Gas- und Kohlekraftwerke für eine gewisse Grundleistung sowie für in Sekunden hochfahrbare Ausgleichskapazitäten, wenn es mal ganz eng wird.

Je höher aber der Anteil der Erneuerbaren wird, desto stärker wird der Bedarf an weiteren Ausgleichsmöglichkeiten wachsen. Neben kurzfristig aktivierbaren Akkuspeichersystemen wäre die sogenannte Lastverschiebung eine solche Maßnahme. Doch wie funktioniert das?

Das Stromnetz entlasten durch Lastverschiebung

WIndradDer Stromverbrauch ist im Tagesverlauf starken Schwankungen unterworfen. Um die Mittagszeit verzeichnen die Energieversorger regelmäßig Spitzenwerte, die dann abends und nachts parallel zu der abnehmenden Geschäftigkeit der Menschen wieder abflachen. Interessanterweise passt das ganz gut zu der Stromerzeugung aus Photovoltaikanlagen, aber der Wind bläst eben, wann er will.

Generell ist es erstrebenswert, diese Schwankungen weniger stark zu gestalten. Noch besser wäre es jedoch, wenn der Verbrauch sich der Wetterlage anpassen würde. Denn wenn der Wind stark weht oder die Sonne vom Himmel knallt, dann wird viel Strom in das System eingespeist. Wenn der Verbrauch zu exakt diesem Zeitpunkt nicht mithält, dann fällt der Strompreis an der Börse ins Bodenlose. Genau umgekehrt verhält es sich, wenn viel Strom nachgefragt wird, aber das Wetter gerade nicht mitspielt.

Im Extremfall, nämlich dann, wenn plötzlich eine starke Nachfrage die aktuelle Erzeugung erheblich und ungeplant übersteigt, muss sogenannte Regelenergie aktiviert werden. Ungenutzte Gasturbinen werden umgehend angeworfen oder Pumpspeicherkraftwerke abgelassen. Das kostet viel Geld. Bis zu 20-fach erhöhte Erzeugungspreise sind dann keine Seltenheit.

Das will natürlich niemand. Daher lautet eine Forderung, das Stromnetz so intelligent zu gestalten, dass es möglich wird, über ein Preissignal die Verbraucher zu motivieren, ihren zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht unbedingt notwendigen Stromverbrauch auf bessere Zeiten zu verschieben.

In der Industrie könnten das gewisse Produktionsprozesse sein, die vom Tag auf die Nacht verschoben werden. In den Privathaushalten könnten das zum Beispiel Waschvorgänge sein oder die Gefriertruhe, die auch mal ein paar Stunden ihre Temperatur in vertretbaren Rahmen ohne Stromzufuhr aufrechterhält. So gibt es also im Haushalt Stromverbräuche, die eine kurze Zeit verschoben werden könnten – Staubsaugen nicht am Mittag, sondern am Nachmittag. Gleiches gilt für das Aufladen von Elektroautos, wenn die nächste größere Fahrt beispielsweise nicht morgen, sondern erst übermorgen ansteht.

Solche die Stromlast verschiebende Verhaltensänderungen könnten durch den Preis für den Strom erreicht werden. Dieser müsste allerdings auch in Echtzeit in die Haushalte übertragen werden, woran viele Energieversorger arbeiten. Ein solches Preissignal wird dann von einem entsprechendem System, dessen Zentrale der intelligente Stromzähler darstellt, in den Haushalten verarbeitet und an die Maschinen weitergereicht.

Das Szenario für ein Leben mit dem intelligenten Stromnetz, dem so genannten Smart Grid, stellt sich also ungefähr so dar:

  • Aus den aktuellen Daten der Stromerzeugung und denen des Stromverbrauchs bildet sich ein Echtzeitpreis für die Kilowattstunde.
  • Dieser Echtzeitpreis wird von den Stromlieferanten an die Kunden via Smart Meter übermittelt.
  • Die Stromverbraucher haben Systeme in ihren Haushalten installiert, mit dem alle stromverbrauchenden Maschinen vernetzt sind. Diese Maschinen oder eine entsprechende Steuerbox können Preissignale verarbeiten.
  • Wenn ich meine Waschmaschine morgens belade, programmiere ich sie so, dass ich ihr vorgebe: „Starte das Waschprogramm erst dann, wenn der Strompreis unter die Schwelle von xx Cent sinkt. Aber spätestens um 16 Uhr starten.“
  • Wenn man sich nun vorstellt, dass dem intelligenten Stromnetz Millionen Waschmaschinen zur freien Verfügbarkeit angeboten werden, könnten die Energieversorger prognostizierte Lastspitzen glätten, indem sie die Maschinen im Wartestand halten. Umgekehrt könnten sie, wenn zum Beispiel ein Sturm vorhergesagt wird, also die Windenergieanlagen auf Hochtouren günstigen Strom produzieren, die Millionen Maschinen aktiviert werden, um diesen günstigen Strom dann auch zu verbrauchen.

Waschmaschinen

Intelligenz aller Akteure

Um das ganze Potenzial eines intelligenten Stromnetzes zu mobilisieren, müssen alle Akteure zusammenspielen:

  • Die Energieversorger müssen das Netz weiter digitalisieren, um die dargestellten Informationsprozesse überhaupt zu ermöglichen.
  • Sie werden Echtzeittarife anbieten müssen, in denen sich stundenaktuelle Verbrauchspreise wiederfinden.
  • Die Maschinen in den Haushalten müssen fähig sein, diese Informationen entsprechend zu verarbeiten. Aktuelle Gerätegenerationen können das nur in Ausnahmefällen.
  • Die Verbraucher müssen ihrerseits bereit sein, ihr Verbrauchsverhalten besser zu planen und ihren Stromverbrauch dadurch an die Erzeugungslage anzupassen. Das wird sich sicherlich durch moderne Kommunikationssysteme wie zum Beispiel entsprechende Smartphone-Apps komfortabel gestalten lassen.

Homo oeconomicus

Aber warum sollte sich ein Verbraucher, der im Monat 60 Euro für seinen Strom bezahlt, entsprechende technische Vorrichtungen anschaffen, wenn er, wie Wissenschaftler vorhersagen, nur etwa ein Viertel einspart?

Die Stromtarife werden wohl in einem bisher unbekannten Ausmaß viel stärker auf die Situation im Netz Bezug nehmen müssen, um die Motivation bei den Endkunden zu mobilisieren. Statt wie jetzt zu jeder Tag- und Nachtzeit im Schnitt 0,35 Euro für die Kilowattstunde zu bezahlen, werden wir im intelligenten Stromnetz der Zukunft vielleicht Preise von 0,00 bis zu X Euro für die Kilowattstunde erleben.

Es könnte sogar möglich sein, dass man Geld bekommt, wenn man in einer ganz bestimmten Erzeugungssituation seinen Stromspeicher zur Verfügung stellt, um darin Strom zu „verbrauchen“. Wie das? Schon jetzt kommt es bei bestimmten Wetterlagen in Stunden, in denen sehr wenig verbraucht wird, zu der Situation der „Negativpreise“: Die Energielieferanten haben so viel Strom im System, dass sie nicht wissen, wohin damit und bereit sind, jedem etwas zu bezahlen, wenn er ihn nur abnimmt. Denn zu viel Strom ist im Stromnetz genauso kritisch wie zu wenig.

Haushalte könnten 25% der Kosten einsparen

Die Stiftung Energie und Klimaschutz in Stuttgart hat 2016 drei Doktoranden im Rahmen ihrer Aktion EnergieCampus 2015 ausgezeichnet, unter ihnen Joscha Märkle-Huß von der Universität Freiburg. Märkle-Huß beschäftigt sich in seiner prämierten Promotion – Titel: „Nationwide savings from demand Response“ – mit den Potenzialen der so genannten Lastverschiebung.

Konkret wurden von ihm die Strommärkte in Deutschland und Österreich untersucht und unter Anwendung verschiedener hypothetischer Szenarien berechnet, wie hoch die finanziellen Einsparpotenziale für private Haushalte wären, wenn der Verbrauch von Strom mit der Erzeugung desselben besser koordiniert wird.

Sein Ergebnis: Etwa 25% der Kosten könnten eingespart werden. Ist das viel, ist das wenig? Schwierig zu sagen. Wichtig ist: Die Verbraucher werden letztlich nur durch starke finanzielle Anreize bereit sein, ihren Stromverbrauch zeitlich so zu gestalten, dass sich dieser besser an die Erzeugungslage anpasst. Es geht eben darum, den Stromverbraucher in die Lage zu versetzen, die künftig immer ausgeprägtere Intelligenz des Stromnetzes zu seinem Vorteil zu nutzen.

 

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