Flexibilität im Stromsystem

Drei Anwendungstrends als Voraussetzung für die Energiewende

Für den sicheren und stabilen Betrieb unseres Stromnetzes muss die zunehmend wetterabhängige Stromerzeugung mit dem ebenfalls schwankenden Verbrauch ins Gleichgewicht gebracht werden.  Das beugt teuren Engpass-Eingriffen vor und sorgt für eine sichere Versorgung mit volatiler Photovoltaik- und Windenergie.
 
Durch bidirektionales Laden wird das E-Auto in das Energiesystem eines Gebäudes oder oder sogar in das öffent- liche Stromnetz integriert. Es dient damit als wertvoller Pufferspeicher. © dcbel auf UnsplashNur wenn wir die schwankende Verfügbarkeit regenerativer Energie in den Griff bekommen, können der Bedarf an zusätzlichen, steuerbaren Kraftwerken zur Absicherung des Angebots und die damit entstehenden Kosten reduziert werden. Eine bessere Steuerbarkeit des Verbrauchs ist hier der Königsweg, denn damit sinken die Kosten des Stromsystems deutlich. Sowohl bei privaten wie auch industriellen Verbrauchern lässt sich Flexibilität in vielen Fällen schnell und kostengünstig aktivieren. forum zeigt die drei wichtigsten Anwendungstrends.
 
#1 Netzeingriffe reduzieren: StromApps sensibilisieren bei Engpässen
Weltweit sind mittlerweile Apps im Einsatz, die Verbraucher bei Netzengpässen oder Erzeugungsengpässen informieren und zum Stromsparen aufrufen. Einige Apps belohnen ihre Nutzer sogar für das Energiesparen. In beiden Fällen vermeidet ein auf die Netzauslastung und die Erzeugung angepasster Verbrauch teure Eingriffe und spart damit Kosten sowie CO2. Auch Deutschland hat mit der StromGedacht-App des baden-württembergischen Übertragungsnetzbetreibers TransnetBW Erfahrungen damit gesammelt. Dabei nutzt die App ein einfaches Ampelsystem. Sagt die Prognose eine angespannte Situation für Baden-Württemberg vorher (Ampel steht auf rot), bittet die App via Push-Nachricht um Mithilfe. Schon vermeintlich kleine Maßnahmen wie das Verschieben eines Waschgangs oder das vorzeitige Laden eines Akkus können in Summe dazu beitragen, Netzeingriffe zu reduzieren. Da private Haushalte in Deutschland rund ein Viertel des Stromverbrauchs ausmachen, ist das Potenzial zur Netzstabilisierung enorm. Einem Netzbetreiber im US-Staat Kalifornien ist es mittels einer Warn-SMS im September 2022 sogar gelungen, einen Stromausfall abzuwenden. Die Menschen wurden darin aufgefordert, den Energieverbrauch drei Stunden lang einzuschränken.
 
#2 Lastflexibilität erhöhen: Industriekunden verschieben ihren Energieverbrauch
Besonders große Flexibilitätspotenziale lassen sich bei den industriellen Verbrauchern heben. Diese verfügen schon jetzt über Energiemanagementsysteme, mit denen sie die Flexibilität ihrer Verbrauchsanlagen am Großhandelsmarkt, insbesondere den kurzfristigen Märkten, anbieten können. Dabei wird der Stromverbrauch aus den (Produktions-) Prozessen an Anforderungen der Netzbetreiber oder Preissignale angepasst, ohne dass die Produktivität dadurch eingeschränkt wird. Gibt es einen Bedarf für Regelenergie, schaltet etwa eine Papierfabrik ihre Produktion kurzfristig ab und verschiebt sie stattdessen auf einen späteren Zeitpunkt. Aluhütten können zum Beispiel bis zu einer Stunde lang abgeschaltet werden, ohne Schaden zu nehmen. Dabei handelt es sich längst nicht mehr um Einzelfälle. Aggregatoren bündeln diese Flexibilitätskapazitäten unterschiedlicher Unternehmen: Per Hard- und Software binden sie dazu einzelne Pumpen, Maschinen und Anlagen in ein virtuelles Kraftwerk ein. Vorreiter sind die Papierhersteller sowie die Alu- und Chemieindustrie. Das Bereitstellen von Flexibilität lohnt sich für die Unternehmen auch finanziell, wenn die regulatorischen Rahmenbedingungen stimmen.
 
#3 Bidirektionales Laden: Elektroautos als gigantischer rollender Speicher
Auch die wachsende Zahl an Elektroautos birgt in Summe ein immenses Potenzial für Flexibilität. Durch bidirektionales Laden, also den Energieaustausch in beide Richtungen, kann der im Auto zwischengespeicherte Strom bei Bedarf flexibel in das Gebäude oder ins Netz zurückfließen. Beim Vehicle-to-Home wird der Strom aus der Fahrzeugbatterie in das Gebäude zurückgeführt. Haushalte mit einem Elektrofahrzeug und einer eigenen PV-Anlage können damit zum Beispiel auch nachts ihre selbstproduzierte Sonnenenergie nutzen. Das Elektroauto dient als Speicher und kann per Wallbox direkt von der PV-Anlage geladen werden oder Strom ins Haus abgeben. Das schont die Umwelt und ist gut für die Haushaltskasse.

Beim Vehicle-to-Grid wird der Strom aus dem Elektrofahrzeug über die Wallbox nicht nur ins Haus, sondern in das Verteilnetz zurückgespeist. Das Elektrofahrzeug agiert als Teil des energiewirtschaftlichen Gesamtsystems, indem es seine gespeicherte Energie genau dann zurückspeist, wenn sie benötigt wird. Mobile Speicher werden schon bald maßgeblich dazu beitragen, Preissprünge zu minimieren und den Einsatz teurer steuerbarer Kraftwerke zu reduzieren. Durch das heute schon mögliche punktgenaue Laden von Überschüssen wird dieses Potenzial optimal nutzbar.
 
Flexibilität wird zur zentralen Währung im Energiesystem
Parallel zum beschleunigten Erneuerbaren-Ausbau braucht es also mehr Flexibilität im Energiesystem, um Sonnen- und Windspitzen kurzfristig abzufedern. Flexibilität wird die zentrale Währung im Energiesystem der Zukunft sein. Bei den Haushalten wird das Potenzial in den nächsten Jahren durch die Elektromobilität und die vermehrte Nutzung von Wärmepumpen schnell zunehmen. Um nur ein Beispiel zu nennen: Bis 2030 sollen nach den Zielen der Bundesregierung sechs Millionen Wärmepumpen installiert sein. Für das Energiesystem ist das, verbunden mit einer klugen Digitalisierung, eine enorme Chance: Wenn diese neuen Anlagen flexibel auf die Erzeugung aus Wind- und Solarenergie abgestimmt sind, werden die Erneuerbaren optimal genutzt und die Energiekosten für die Verbraucher gesenkt. Zusätzlich kommen neue Player wie Speicherbetreiber oder Wasserstoff-Elektrolyseure auf den Markt. Das bringt ein insgesamt sehr großes Potenzial an Flexibilität. Benötigt wird dafür ein Rechtsrahmen, der die systemdienliche Flexibilität auch ermöglicht und aktiviert. Neue Marktkonzepte, Innovationen und Lösungsansätze hinsichtlich der Gestaltung von flexiblen Energiesystemen bietet die EM-Power Europe vom 14.–16. Juni in München mit Konferenz und Ausstellern wie zum Beispiel BaxEnergy, be.storaged GmbH, BeChained Artificial Intelligence Technologies, Cleanwatts, coneva GmbH; decarbon1ze GmbH, Entrix, Exnaton, Hive Power, i-EM Srl. 
 
Von Fritz Lietsch

Technik | Energie, 01.06.2023
Dieser Artikel ist in forum Nachhaltig Wirtschaften 02/2023 mit dem Schwerpunkt: Künstliche Intelligenz - Künstliche Intelligenz oder natürliche Dummheit? erschienen.
     
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