Energiewende: Wie sollte Strom künftig flexibel verbraucht werden, damit die Energiewende gelingt?

„Batteriespeicher sind der große Game-Changer, da deren Preise in den letzten zehn Jahren um 90 Prozent gefallen sind. Somit können solare Mittagsspitzen nicht nur in den Abend, sondern auch in den nächsten Morgen verschoben werden. Windparks können netzfreundlich geglättet werden, was die Systemkosten deutlich reduziert. Mit den weiterfallenden Speicherpreisen können auch längere Zeiten im Tagesbereich überbrückt werden und nicht nur Zeitspannen von wenigen Stunden.“

„Um die Energiewende aber insgesamt zu schaffen, muss drastisch elektrifiziert werden. Idealerweise müssen zum Beispiel die Abnehmer einer zunehmend elektrifizierten Industrie flexibel auf das Dargebot reagieren können. Dieses ist aber häufig nicht der Fall, so dass auch hier Speicher – Batterien, aber auch Wärme- oder Kältespeicher – für Flexibilität sorgen. Elektrolyseure als großtechnische Anlagen haben dagegen bestimmte Mindestlaufzeiten und sind nicht beliebig schnell flexibel herauf- oder herunterfahrbar. Diese nehmen über längere Zeiträume Überschusssalden auf, die aber durch andere Technologien geglättet wurden.“

„Aus unterschiedlichen Simulationen geht hervor, dass sich mit flexiblen Lasten die meisten Überschuss-Spitzen bereits abfahren ließen, wenn die dementsprechende Digitalisierung und die benötigten flexiblen Tarife ausgerollt wären. Solche flexiblen Lasten sind etwa das Lademanagement von E-Autos oder Lademanagement im Wärme- und Kältesektor.“

„Gerade die dezentrale Solarnutzung ist auch ohne Förderung zusammen mit dezentralen Batteriespeichern wirtschaftlich. Bei Spitzen der Windleistung ist es schwieriger, da diese über die Netze zu den Verbrauchern gelangen müssen. Aber auch hier werden Speicher die Überschüsse aus den Windparks glätten.“

„Insgesamt sehe ich sehr gute Chancen, dass mit Flexibilität und Speichern die Überschüsse sinnvoll verwendet werden können. Letztendlich muss wohl nur selten lokal bei sehr hohen gleichzeitigen Extrema etwas abgeregelt werden.“

„Grundsätzlich sollten sich alle Flexibilitäten wie flexible Einspeiser, Speicher und flexible Lasten gemeinsam an einem Markt treffen. Eine lokale Einspeisung zunächst selbst zu nutzen oder zwischenzuspeichern wird immer zunächst die günstigste Lösung sein.“

„Danach stellen flexible Lasten die günstigste Flexibilität zur Verfügung. Denn sie haben quasi keine Zusatzkosten und ziehen auch keine Komforteinschränkungen nach sich. Anschließend kommen Speicher, die immerhin Lade- und Entladeverluste besitzen. Bei einem geeigneten Markt werden sich dann die günstigsten Zusammenstellungen ergeben.“

„Eingeschränkt wird aber die Nutzung der Flexibilität durch die Netze. Zum Beispiel könnte bei günstigem Angebot aus Offshore-Windenergie die Abnahme durch dezentrale Speicher, E-Autos und Wärmepumpen zu extremen Gleichzeitigkeiten führen, die die Netze überlasten. Solche Situationen werden nur sehr selten auftreten und müssten seitens der Netzbetreiber abgeregelt werden oder durch dann flexible erhöhte Netznutzungsentgelte eingeschränkt werden.“

„Das A und O sind die Digitalisierung und die flexiblen Tarife, die die Notwendigkeit der Flexibilität zum Kunden bringen. Genauso muss aber auch für Einspeiser wie Windparks der Anreiz bestehen, die Produktion so zu glätten, dass sie besser zur Abnahme und zu den Netzen passt. Für die Netznutzung müssten Leistungspreise gleichermaßen für Abnehmer wie Einspeiser gelten, um die Netznutzung auch bezüglich Flexibilität verursachergerecht abzubilden.“

„Sonderregelungen mit speziellen Tarifen wie zum Beispiel Wärmepumpenstrom mit extra Zählern sollte es nicht geben. Hinter einem Zähler muss ein Kunde – als Haushalt oder Industrie – seine Flexibilität, Abnahme und Eigenerzeugung selbst optimieren können oder dem Markt zur Verfügung stellen, ohne dass der Kunde diverse Sondertarife für einzelne Verbrauchsarten oder Einspeisungen hat.“

„Aggregatoren müssen Flexibilität aus Lasten, Batterien oder auch Erneuerbare-Energien-Anlagen bündeln, um zum Beispiel Energy Communities zu organisieren oder am Markt flexibel handeln zu können. All dies muss dazu dienen, dass sich jedwede Arten von Flexibilität an einem gemeinsamen Markt treffen, um Überschüsse günstig zu nutzen und Knappheiten abzumildern.“

„Die aktuelle Debatte über ‚zu viel‘ Solarstrom führt in die Irre. Nicht die erneuerbaren Energien sind das Problem, sondern ein Stromsystem, das noch nicht flexibel genug auf hohe Einspeisung reagieren kann. Negative Strompreise sind kein Zeichen des Scheiterns der Energiewende, sondern ein Preissignal: Wir brauchen mehr Speicher, flexible Nachfrage, intelligente Netze und eine bessere Marktintegration erneuerbarer Energien.“

„Für die Nutzung hoher Solar- und Windstromspitzen kommen verschiedene Optionen infrage: kurzfristig vor allem Batteriespeicher, bidirektionales Laden von Elektroautos, Wärmepumpen mit Wärmespeichern, Kühl- und Wärmeanwendungen, flexible Industrieprozesse sowie Power-to-Heat. Mittel- bis langfristig können auch Elektrolyseure eine wichtige Rolle spielen – sofern sie systemdienlich betrieben werden und grünen Wasserstoff dort erzeugen, wo er wirklich gebraucht wird. Pumpspeicher sind hilfreich, aber in Deutschland nur begrenzt ausbaubar. Redox-Flow-Batterien können für längere Speicherzeiten eine Rolle spielen, werden aber absehbar eher ergänzend wirken.“

„Nicht jede Kilowattstunde muss um jeden Preis genutzt werden. In einem erneuerbaren Stromsystem wird es Situationen geben, in denen begrenzte Abregelung volkswirtschaftlich sinnvoller ist als teure Überdimensionierung von Netzen oder Speichern. Entscheidend ist aber, dass Abregelung nicht zur Standardantwort wird. Je mehr Flexibilität im System vorhanden ist, desto günstiger, stabiler und effizienter wird die Energiewende.“

„Wichtig ist dabei eine klare Priorisierung. Flexible Nachfrage sollte systemdienlich wirken und keine zusätzlichen Netzengpässe erzeugen. Es darf also nicht nur auf niedrige Börsenpreise reagiert werden, sondern auch auf die lokale Netzsituation. Sonst können Speicher, Elektrolyseure oder industrielle Lasten im falschen Moment am falschen Ort neue Engpässe verursachen. Deshalb braucht es intelligente Netzentgelte, dynamische Tarife, digitale Mess- und Steuerungstechnik sowie klare Regeln für netzdienliches Verhalten.“

„Nutzungskonkurrenzen können entstehen, wenn mehrere flexible Verbraucher gleichzeitig auf niedrige Preise reagieren: Batterien, Elektroautos, Wärmepumpen, Elektrolyseure und Industrieanlagen konkurrieren dann um Netzkapazitäten. Das ist lösbar, wenn Preissignale nicht nur marktlich, sondern auch netzdienlich ausgestaltet werden. Wichtig ist zudem, grünen Wasserstoff nicht ineffizient breit einzusetzen, sondern gezielt dort, wo direkte Elektrifizierung nicht möglich oder nicht sinnvoll ist.“

„Die Politik sollte jetzt die Weichen stellen. Anfang der 2030er Jahre wirken nur Maßnahmen, die heute begonnen werden: Smart Meter müssen schneller ausgerollt, Speicher regulatorisch besser integriert, bidirektionales Laden erleichtert, flexible Netzentgelte ermöglicht und industrielle Flexibilität angereizt werden. Vermieden werden sollte ein Rückfall in alte Denkmuster, in denen Erneuerbare als Problem behandelt und fossile Kraftwerke als vermeintliche Lösung präsentiert werden. Die eigentliche Aufgabe ist nicht, den Ausbau der Erneuerbaren zu bremsen, sondern das Stromsystem endlich konsequent auf erneuerbare Energien auszurichten.“

„Grundsätzlich haben wir für die Integration erneuerbarer Energien in den Strommarkt vier Wege: erstens und zweitens die Erzeugung und den Verbrauch flexibilisieren, drittens die Netze aus- und umbauen und viertens die Speicher ausbauen.“

„Flexible Erzeugung betrifft alle regelbaren Anlagen. Das sind etwa Biogas, Wasserkraft, Kraft-Wärme-Kopplung sowie Gas- und Kohlekraftwerke, ferner Elektrolyseure für Wasserstoff, Power-to-X und – in begrenztem Maß – auch Wind- und Solarenergie. In Zeiten von wenig Wind und Sonne kommen Speicher zum Einsatz, welche flexible Verbraucher und flexible Erzeuger zeitgleich sein können.“

„Flexible Verbraucher können wir über Smart Meter in Haushalt, Gewerbe und Industrie aktivieren. Strompreissignale können die Verschiebung des Strombedarfs anreizen, von der Waschmaschine über E-Fahrzeuge bis hin zur Aluminiumhütte. Die Voraussetzung ist ein digitalisiertes Netz. Hier besteht neben dem Netzausbau die größte Baustelle der Energiewende in Deutschland. In anderen Ländern sind die Netze und der Verbrauch weitgehend digitalisiert, Netzzustand wie Stromverbrauch sind daher bekannt. In Deutschland hinken die Netzbetreiber hier massiv hinterher.“

„Der Netzaus- und -umbau schafft den räumlichen Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch und stellt die Hauptmaßnahme zur Integration erneuerbarer Energien dar. Leider verläuft er hierzulande – trotz vieler Beschleunigungsgesetze – nur sehr zaghaft. Daraus folgen Kosten in Milliardenhöhe für die Abregelung und Nichtnutzung erneuerbarer Energien und deren Kompensation.“

„Eine einfache Lösung wären Strompreiszonen, welche die physikalische Realität des begrenzten Netzes auch im Strommarkt abbilden. Deren Einführung scheitert bis heute am politischen Bundeswillen. Deshalb bilden sich interessante Allianzen für eine neue Strompreiszone, bestehend aus Schleswig-Holstein, Hamburg und Westdänemark.“

„Alternativ wird von Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche vorgeschlagen, die Entschädigungszahlungen in Netzengpassgebieten für neue Erneuerbare-Energien (EE)-Anlagen entfallen zu lassen. Es ist klar, dass es wenig Sinn macht, neue EE-Anlagen in Gebiete zu stellen, in denen von vorneherein klar ist, dass der Strom wenig integriert werden kann. Aber dem ist mit einer Digitalisierungsoffensive und einer Netzausbauoffensive zu begegnen und nicht einer Erneuerbaren-Bremse. Der Netzausbau ist auf das Tempo des erneuerbaren Ausbaus zu bringen, nicht umgekehrt. Bildlich gesprochen: Die Schildkröte sollte so schnell wie der Hase werden, nicht der Hase im Schildkrötentempo krabbeln.“

„Genau an dieser verfahrenen Schnittstelle bietet eine energiewirtschaftliche Studie des Beratungsunternehmens BET mit dem Konzept der ‚Systemdienlichen Anschlussleistung‘ (SAL) einen intelligenten regulatorischen Ausweg anstelle einer stumpfen Ausbaubremse [1]. Das Modell sieht vor, den garantierten Einspeisevorrang und die Redispatch-Entschädigung für Neuanlagen auf ein netzverträgliches Maß (die SAL) zu begrenzen. Dieses Maß soll unterhalb der maximalen Spitzenleistung der Wind- und Solarparks liegen.“

„Die darüberhinausgehende Erzeugungskapazität wird über bilaterale, flexible Anschlussverträge (Flexible Connection Agreements – FCAs) oder ein kooperatives Optionenmodell zwischen Netz- und Anlagenbetreiber synchronisiert. Das belohnt Projektierer, die ihre Parks durch Überbauung und lokale Puffer ‚behind-the-meter‘ ökonomisch optimieren (behind-the-meter: bevor der Strom ins Netz eingespeist wird; Anm. d. Red.). Außerdem erhält es die Investitionssicherheit für den erneuerbaren ‚Hasen‘ und nimmt gleichzeitig den akuten Überlastungsdruck von der netztechnischen ‚Schildkröte‘.“

„Speicher schaffen den zeitlichen Ausgleich der Stromversorgung: Pumpspeicher und Batterien den Stunden- und Tagesausgleich, Wasserstoff und Power-to-X den wöchentlichen und saisonalen Ausgleich. Alle diese Speichertechnologien werden gebraucht und sollten miteinander im Wettbewerb stehen für minimale Stromkosten. Daher ist es sinnvoll, im neuen Strom-Versorgungssicherheits- und Kapazitätengesetzes (StromVKG) auch Speicher zuzulassen und nicht nur Gaskraftwerke.“

„Dass Batteriespeicher den Bedarf an Gaskraftwerken im täglichen Ausgleich senken, ist vielerorts zu betrachten, etwa in Kalifornien, Texas und Australien. Batteriespeicher benötigen im Gegensatz zu Gaskraftwerken keine Subventionen, sondern werden rein privatwirtschaftlich errichtet. Die quantitative Systemanalyse der Beratungsfirma BET untermauert diesen Verdrängungseffekt für Deutschland mit konkreten Zahlen: Ein Marktdesign, das auf systemdienliche Erzeugung und die Hebung lokaler Flexibilitäten setzt, senkt den nationalen Bedarf an fossilen oder wasserstofffähigen Back-up-Kraftwerken (wie den geplanten Kraftwerksstrategie-Gaskraftwerken) bis zum Jahr 2045 um rund 18 Gigawatt (GW) [1].“

„Speicher stabilisieren Strompreise und Netze zugleich, nehmen damit aber auch der etablierten Energiewirtschaft Umsätze weg. Dieser Interessenkonflikt zeigt sich in verzögerten Netzanschlüssen für Speicher. Speicher wirken bereits jetzt den negativen Strompreisen stark entgegen. Über den vergangenen Mai gab es nur an zwei Feiertagen hohe negative Strompreise, die zu viel medialem Aufsehen führten. Ich prognostiziere, dass wir in zwei bis drei Jahren bei ordentlichem Speicherzubau kaum mehr negative Strompreise sehen werden.“

„Für den saisonalen Ausgleich braucht es Power-to-Gas. So kommen Biogas und Wasserstoff in die vorhandenen Gasspeicher und können dann über alte und neue Gaskraftwerke und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in wind- und solararmen Zeiten eingesetzt werden.“

„Die Lösungen für die Herausforderungen negative Strompreise und hohe Redispatch-Kosten liegen also längst auf dem Tisch: Mehr Flexibilität durch Digitalisierung, Netz- und Speicherausbau, flexible Erzeugung und Verbrauch und einen Markt, der die Physik der Netze abbildet.“

„Dafür ist ein systemdienliches Strommarktdesign nötig, wie es das Beratungsunternehmen BET vorschlägt, und dass ein bis 2045 kumuliertes Einsparpotenzial von über 120 Milliarden Euro an Systemkosten ausweist. Davon werden allein 80 Milliarden Euro durch den vermiedenen beziehungsweise optimierten Netzausbaubedarf generiert.“