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Grundlast

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

23.08.2021

Letztes Update

17.08.2022

Definition Grundlast und Infos zu Grundlastkraftwerken

Inhalt des Wiki-Artikels

Der Begriff Grundlast bezeichnet die Strommenge, die im Tages- oder im Jahresverlauf dauerhaft nachgefragt und nie unterschritten wird. Die gesamte Stromnachfrage ist in die folgenden Lastsegmente unterteilt:

  • Grundlast
  • Mittellast
  • Spitzenlast

Die Grundlast wird vor allem durch Verbraucher verursacht, die rund um die Uhr eingeschaltet oder auf Stand-by sind. Stromerzeugungsanlagen, die für die Deckung der Grundlast sorgen, werden auch Grundlastkraftwerke genannt. Sie laufen praktisch durchgängig, um immer die erforderliche Strommenge bereitzustellen.

Grundlast, Mittellast und Spitzenlast

Die Grundlast ist die Strommenge, die in Zeiten mit geringer Nachfrage innerhalb eines Zeitabschnitts verfügbar sein muss, um den Bedarf an elektrischer Energie zu decken. Sowohl in Privathaushalten als auch in Fabriken gibt es häufig Geräte bzw. Anlagen, die auch in der Nacht noch Strom verbrauchen. Darüber hinaus werden in dieser Zeit Elektrofahrzeuge aufgeladen. Dieser Bedarf wird mit der Grundlast abgedeckt. Während nachts der Strombedarf niedrig ist, steigt er am Tag an. Der erhöhte Bedarf wird dann mit der Mittellast oder der Spitzenlast gedeckt.

Als Mittellast wird das Lastsegment bezeichnet, das den vorhersehbaren Mehrbedarf an Strom abdeckt. Mittellastkraftwerke fahren ihre Stromerzeugung also immer wieder herauf und herunter. Sie müssen dementsprechend flexibler als Grundlastkraftwerke sein. Für die Erzeugung von Strom zur Deckung der Mittellast kommen zum Beispiel Steinkohlekraftwerke zum Einsatz.

Spitzenlast bezeichnet die Strommenge, die in den Zeiten mit der größten Nachfrage noch zusätzlich gebraucht wird. Sie kann überraschenden oder schnellen Schwankungen unterliegen. An durchschnittlichen Tagen erreicht die Spitzenlast in Deutschland Werte zwischen 65 und 70 Gigawatt (GW). Im kalten Winter der Jahre 2012 und 2013 lag die Höchstbelastung des Stromnetzes zu Spitzenzeiten bei 81 GW. Als Spitzenlastkraftwerke kommen beispielsweise Gasturbinen zum Einsatz. Sie müssen bei Bedarf schnell mehr Strom zur Verfügung stellen können. Bei Spitzenlastkraftwerken ist auch bei geringer Auslastung ein wirtschaftlicher Betrieb möglich, da die Investitionskosten in der Regel gering sind.

Grundlastkraftwerke in Deutschland

In Deutschland wird die Grundlast hauptsächlich durch Atomkraftwerke, Braunkohlekraftwerke und Laufwasserkraftwerke gedeckt. Eine Gemeinsamkeit dieser Grundlastkraftwerke ist, dass die Investitionskosten hoch sind. Sie müssen also eine hohe Auslastung haben, damit sie rentabel sind. Außerdem sind sie schwerfällig, sie können nicht schnell und ständig herauf- bzw. heruntergeregelt werden.

Im Laufe der Energiewende werden die Kernkraft- und Kohlekraftwerke nun nach und nach abgeschaltet. Deshalb müssen zukünftig andere Stromerzeugungsanlagen ausreichend elektrische Energie für die Deckung der Grundlast zur Verfügung stellen. Diese sollten flexibel und schnell auf die schwankende Stromerzeugung einiger erneuerbarer Energien reagieren können und für den konstanten Betrieb geeignet sein.

Staatlich gefördert werden unter anderem gasbetriebene Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). So soll ein Anreiz zum Umstieg von Kohle auf Gas geschaffen werden. Neben weiteren Stromerzeugungsanlagen zur Deckung der Grundlast erfordert die Energiewende außerdem Speicher. Auf diese Weise kann wetterabhängig erzeugter Strom gespeichert werden, wenn ein Überschuss besteht – bei Bedarf wird er dann wieder abgerufen. Eine Möglichkeit, große Mengen an Energie zu speichern, bieten Pumpspeicherkraftwerke.

Definition Residuallast und ihre Bedeutung für die Energiewende

Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen verursachen kaum Kosten, wenn sie erst einmal in Betrieb sind. Vorzugsweise sollte also Strom ins Netz eingespeist werden, der aus Windenergie oder Solarenergie gewonnen wird. Grundlastwerke, die nicht flexibel reagieren können, passen nicht ins Konzept der Energiewende.

Die Residuallast ist die Strommenge, die in einem bestimmten Zeitabschnitt nachgefragt wird, abzüglich des aus fluktuierenden erneuerbaren Energien gewonnenen Stroms. Die Residuallast ist also der Anteil, der von regelbaren Kraftwerken gedeckt werden muss. Zur Deckung der Residuallast kommen zum Beispiel diese Kraftwerke infrage:

  • Speicherkraftwerk
  • Thermisches Kraftwerk

Die Residuallast muss von regelbaren Kraftwerken abgedeckt werden, damit es nicht zu einem Stromausfall auf Verbraucherseite kommt. Regionale Schwankungen der Residuallast können über größere Areale hinweg ausgeglichen werden. Damit ein solcher Leistungsausgleich über große Gebiete flächendeckend machbar ist, muss das Stromnetz ausgebaut werden. Mit der dezentralen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien gehen neue Anforderungen einher. Die zukünftige Stromversorgung erfordert Smart Grids und einen Ausbau der Speichertechnologien. Dabei wird Energie längst nicht mehr nur zentral gespeichert, sondern auch direkt beim Verbraucher – zum Beispiel in Akkumulatoren.

Deckung der Grundlast mit erneuerbaren Energien

Zur Deckung der Grundlast in Deutschland wurden bislang vor allem Atom- und Braunkohlekraftwerke eingesetzt, Laufwasserkraftwerke hatten nur einen geringen Anteil. Mit der Umstellung der Stromerzeugung auf erneuerbare Energien fallen die zwei bedeutendsten Grundlastkraftwerke weg. Ist auch ohne sie die Stromversorgung in Zukunft sicher?

Vorgesehen ist, dass zukünftig ein Teil der Grundlast durch Windenergieanlagen abgedeckt wird, auch wenn die Erzeugungslast schwankt. Dies soll mit einem höheren Anteil an schnell regelbaren Kraftwerken ausgeglichen werden, geeignet sind zum Beispiel Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke. Damit immer eine ausreichende Strommenge zur Deckung der Grundlast verfügbar ist, sollen ferner Windenergieanlagen mit Wasserspeicherkraftwerken kombiniert werden. Auch für Solarkraftwerke ist eine Speicher-Kombination geplant. Mit Hilfe von Energiespeichern werden wetterbedingte Schwankungen in der Stromerzeugung ausgeglichen und die gesamte Grundlastleistung ausgeweitet.

Erhöhung der Grundlast

Wenn weniger Strom verbraucht wird, als die Grundlast abdeckt, kommt es zu überschüssigen Grundlastkapazitäten. Diese Energie kann zwar gespeichert werden, doch es gibt auch Strategien, um einem Überschuss entgegenzuwirken. Zu diesen gehören Anreize, die darauf hinwirken, den Anteil der Grundlast an der gesamten Stromerzeugung zu erhöhen. Im Gegenzug wird der Anteil von Mittellast oder Spitzenlast kleiner, so dass die entsprechenden Kraftwerke entlastet werden. Ein solcher Anreiz sind günstigere Stromtarife zu Zeiten, in denen wenig Strom nachgefragt wird, wie zum Beispiel in der Nacht. Auf diese Weise werden Verbraucher motiviert, ihr E-Auto oder eine gesteuerte Elektroheizung nachts aufzuladen.

Innereuropäische Zusammenarbeit

Wie die Grundlast in Deutschland zukünftig gedeckt wird, wird die Zeit zeigen. Momentan bestehen noch geteilte Meinungen. Die Energiewirtschaft argumentiert, dass fluktuierende Stromerzeugungsanlagen nicht grundlastfähig seien, ein wesentlicher Anteil an Grundlast sollte jederzeit zuverlässig erzeugt werden können. Der Sachverständigenrat für Umweltfragen stellte in einem Sondergutachten hingegen fest, dass in der Zukunft kaum noch Grundlastkraftwerke nötig wären. Demnach kann ein Großteil der Grundlast gedeckt werden durch:

  • Windenergie
  • Solarenergie
  • Schnell regelbare Erneuerbare-Energien-Anlagen (in der Übergangszeit Gaskraftwerke)
  • Pumpspeicherkraftwerke

Beim letzten Punkt spielt die Zusammenarbeit mit anderen Ländern eine große Rolle. Möglich wäre beispielsweise, Energie in großen Pumpspeicherkraftwerken in Schweden oder Norwegen zu speichern. In diesem Fall ist ein Kapazitätsausbau bei den Stromnetzen dorthin notwendig. Um die Herausforderungen der Energiewende zu meistern, hat die EU die Energieunion gegründet. Diese befasst sich unter anderem mit dem Strommarkt und -handel innerhalb Europas. Neben der Speicherung bieten Import und Export von Strom die Möglichkeit, Schwankungen in der Stromerzeugung auszugleichen. Zur Deckung der Grundlast in Deutschland könnte also auch Strom aus anderen Ländern zugekauft werden.

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