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Flexibilitätsoption

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

13.08.2021

Letztes Update

17.08.2022

Die zukünftige Stromversorgung mit Flexibilitätsoption

Inhalt des Wiki-Artikels

Flexibilitätsoptionen gibt es in diversen Bereichen, zum Beispiel in der Stromerzeugung, in der Wärmeerzeugung und in der Grundstoffindustrie. Im Rahmen der Energiewende kommt der Flexibilitätsoption im Stromsektor eine besondere Aufmerksamkeit zu, denn fluktuierende Energieträger wie Wind- und Solarenergie erfordern ein flexibles Stromsystem.

Flexibilitätsoptionen im Stromsektor

Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien ist im Stromsektor mehr Flexibilität in der Stromversorgung erforderlich, da die Stromerzeugung bei Solaranlagen und Windkraftanlagen von äußeren Gegebenheiten wie dem Wetter und der Jahreszeit abhängig ist. Mittels Flexibilitätsoptionen soll das Stromversorgungssystem optimiert werden, damit es auch zukünftig zuverlässig, sicher und der Strom bezahlbar bleibt. Dabei wird an verschiedenen Stellen angesetzt, um das Stromsystem flexibler zu gestalten. Das Stromversorgungssystem der Zukunft baut auf folgenden Bausteinen auf:

  • Flexible Stromerzeuger
  • Flexible Verbraucher
  • Flexible Speicher
  • Ausbau der Stromnetze

Flexibilitätsoptionen haben zum Ziel, Stromerzeugung und Stromverbrauch zeitlich zu harmonisieren. Durch das Zusammenspiel verschiedener Maßnahmen soll das bislang statische und zentralistisch organisierte Stromversorgungssystem flexibel werden.

Flexible Stromerzeuger

Ein Großteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist wetterabhängig. Photovoltaikanlagen, kurz PV-Anlagen genannt, erreichen bei starker Sonneneinstrahlung ihre Höchstleistung, während der Stromertrag an trüben Wintertagen mager ausfällt. Windenergieanlagen sind auf Wind angewiesen, um Strom zu erzeugen. Da der Wind über dem Meer beständiger und stärker weht als an Land, lohnen sich besonders Offshore-Windparks, um den Strombedarf zu decken. Während der Umstellung auf erneuerbare Energien müssen herkömmliche Kraftwerke flexibel sein, um Schwankungen in der Stromerzeugung und bei der Nachfrage auszugleichen. Das bedeutet, dass Kohlekraftwerke und Gaskraftwerke ihre Leistung entsprechend regulieren müssen, sie müssen schneller und häufiger als zuvor hoch- und runterfahren. Neben konventionellen Kraftwerken können aber auch Erneuerbare-Energien-Anlagen für einen Ausgleich sorgen, wie zum Beispiel:

  • Holzheizkraftwerke
  • Biogasanlagen
  • Biomethan-Blockheizkraftwerke
  • Wasserkraftanlagen

Da diese Anlagen häufig zu klein sind, um eigenständig an den Strommärkten zu agieren, hat sich als Flexibilitätsoption das sogenannte virtuelle Kraftwerk etabliert: Dezentrale Erneuerbare-Energien-Anlagen vernetzen sich zu einem virtuellen Kraftwerk, bündeln die individuell erzeugten Strommengen und stellen diese für die Netze und den Markt zur Verfügung.

Flexible Verbraucher

Bereits vor der Energiewende war Flexibilität unter den Verbrauchern gängig, um auf die statische Stromerzeugung zu reagieren. Vor allem die großen Stromverbraucher in der Industrie, das Gewerbe, der Handel und der Dienstleistungssektor haben die unflexible Erzeugung von Strom aus beispielsweise Kernkraft zu ihrem Vorteil genutzt, indem sie ihn zwar gleichmäßig verbraucht, aber vorzugsweise dann nachgefragt haben, wenn er günstig war, wie zum Beispiel in der Nacht. Die Anpassung der Verbraucherseite an die Stromerzeugung wird Demand Side Management oder Laststeuerung genannt. Die Steuerung dieser Flexibilitätsoption erfolgt vorwiegend über:

  • Variable Stromtarife und eine preisorientierte Entnahme auf Verbraucherseite
  • Bereitstellung von Regelleistung aus Stromverbrauchsprozessen

Als Regelleistung oder Regelenergie werden Stromreserven bezeichnet, die dazu dienen, Schwankungen im Netz auszugleichen. Für die Regelleistungsbereitstellung zur Stabilisierung des Stromnetzes eignen sich bestimmte Industrieprozesse besonders gut, wie beispielsweise die der Wärme- und Kältetechnik.

Wie bei der herkömmlichen Stromerzeugung profitieren auch bei Nutzung von erneuerbaren Energien vor allem die großen Verbraucher von der Flexibilität. Die Preise an der Strombörse sinken, wenn ein großes Stromangebot auf eine niedrige Nachfrage stößt. Ist die Nachfrage groß und das Angebot eher gering, dann steigen die Strompreise an der Börse. Die großen Stromverbraucher beziehen ihren Strom vorzugsweise dann, wenn er besonders günstig ist. Bei einem großen Angebot und niedrigen Preisen kann der Strom zudem für weitere Bedarfe genutzt werden, zum Beispiel zum Heizen. Eine Flexibilitätsoption ist das Verfahren Power-to-Heat, durch das Strom in Wärme umgewandelt wird. Des Weiteren kann die Ladezeit von Elektroautos auf das verfügbare Stromangebot abgestimmt werden, so dass der Akku besonders günstig aufgeladen wird. Allerdings ist der Markt im Hinblick auf flexible Stromtarife bislang träge. In Zukunft sollen durch mehr Flexibilitätsoptionen Anreize für industrielle und gewerbliche Verbraucher geschaffen werden, damit sie ihren Strom dann beziehen, wenn in den Netzen reichlich vorhanden ist.

Flexible Speicher

Aufgrund der Schwankungen bei der Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien sind Speicher notwendig. In diesen wird Strom zu den Zeiten gespeichert, in denen mehr erzeugt als nachgefragt wird. Bei Bedarf kann wieder elektrische Energie abgerufen werden. Strom kann beispielsweise mit Hilfe von Pumpspeicherkraftwerken, Druckluftspeichern oder in Akkus gespeichert werden. Große Pumpspeicher befinden sich unter anderem in den Alpen und entlang der Saale. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das deutsche Stromnetz über Seekabel mit Speichern in Skandinavien zu verbinden. Eine weitere Flexibilitätsoption ist die Nutzung von Batteriespeichern, mit deren Hilfe kleinere Abweichungen zwischen Stromangebot und -nachfrage wie Frequenzschwankungen ausgeglichen werden können.

Ausbau der Stromnetze

Mit dem Ausbau der Stromnetze eröffnen sich neue Flexibilitätsoptionen. Intelligente Stromnetze, sogenannte Smart Grids, können die Schwankungen zwischen Angebot und Nachfrage überregional ausgleichen. Moderne und gut ausgebaute Übertragungsnetze sind notwendig, damit es beim Stromtransport nicht zu Netzengpässen kommt, wenn beispielsweise der Strom von den Offshore-Windparks im Norden in den Süden Deutschlands transportiert wird. Darüber hinaus sind auch innerhalb der Europäischen Union Flexibilitätsoptionen im Rahmen der Energieunion gegeben. Durch die Zusammenarbeit der EU-Staaten sind in den einzelnen Länder deutlich weniger Reservekraftwerke notwendig. Der Ausbau der Stromnetze in Deutschland und der EU ist besonders wichtig, denn durch ihn werden viele andere, teure Flexibilitätsoptionen auf lange Sicht unnötig.

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