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Systemdienstleistung

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

28.01.2022

Letztes Update

25.08.2022

Überblick über die Systemdienstleistungen im Stromsektor

Inhalt des Wiki-Artikels

Systemdienstleistungen – abgekürzt SDL – sind Maßnahmen, die für die Funktionstüchtigkeit der Stromversorgung unbedingt notwendig sind. Es ist Aufgabe der Netzbetreiber, die entsprechenden Maßnahmen einzuleiten, um eine zuverlässige Übertragung und Verteilung von Strom zu gewährleisten. Für den sicheren Betrieb der Stromnetze und die Versorgungssicherheit sind Systemdienstleistungen unerlässlich. Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien ändern sich Bedarf und Erbringung von Systemdienstleistungen.

Systemdienstleistungen fürs Stromnetz

Systemdienstleistungen tragen dazu bei, das Stromnetz stabil zu halten. Neben ihnen gibt es weitere Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität, zum Beispiel im Falle von Störfällen. Nur die Gesamtheit aller Maßnahmen gewährleistet eine sichere und zuverlässige Stromübertragung. Systemdienstleistungen werden in vier Kategorien unterschieden:

  • Betriebsführung
  • Frequenzhaltung
  • Spannungshaltung
  • Versorgungswiederaufbau

Die Netzbetreiber nutzen viele unterschiedliche Systemdienstleistungsprodukte und -prozesse, um das Stromnetz stabil zu halten. Für die Erbringung von Systemdienstleistungen haben sie diverse Quellen, hauptsächlich werden die erforderlichen Produkte von Stromerzeugungsanlagen und anderen technischen Anlagen zur Verfügung gestellt. Eine Systemdienstleistung wird nicht zwingend vergütet, der Einsatz von Blindleistung beispielsweise erfolgt vergütungsfrei. Für andere Produkte wie Regelenergie ist dagegen eine Vergütung vorgesehen.

Systemdienstleistungen Betriebsführung

Zu den Aufgaben der Netzbetreiber im Bereich Betriebsführung gehören die Organisation eines sicheren Netzbetriebs sowie die Überwachung und Steuerung von Lasten. Unter die Systemdienstleistungen im Bereich Betriebsführung fallen zum Beispiel die Produkte und Prozesse:

  • Einspeisemanagement
  • Engpassmanagement / Redispatch
  • Einsatz von Reservekraftwerken
  • Betriebsplanung /Ausschaltplanung
  • Daten- und Informationsaustausch
  • Planung von Flexibilitätseinsätzen
  • Flexibilitäten über Netzebenen hinweg koordinieren

Erbringer der Systemleistungen zur Betriebsführung sind die Netzleitwarten in Kooperation mit konventionellen Kraftwerken und Netzbetriebsmitteln.

Systemdienstleistungen Frequenzhaltung

Für Systemdienstleistungen der Kategorie Frequenzhaltung sind die Übertragungsnetzbetreiber zuständig. Per Frequenzhaltung werden Stromerzeugung und Stromverbrauch im Gleichgewicht gehalten. Gesteuert wird die Frequenz beispielsweise mittels Regelenergie. Wesentliche Produkte und Prozesse, die der Frequenzhaltung dienen, sind:

  • Momentanreserve
  • Primärregelleistung
  • Sekundärregelleistung
  • Minutenreserveleistung
  • zu- und abschaltbare Lasten
  • frequenzabhängiger Lastabwurf
  • Wirkleistungsreduktion bei Über- bzw. Unterfrequenz

Systemleistungsprodukte zur Frequenzhaltung beziehen die Übertragungsnetzbetreiber von konventionellen Kraftwerken, Regelleistungspools – in denen unter anderem auch Erneuerbare-Energien-Anlagen und Großbatterien zu finden sind – und flexiblen steuerbaren Lasten.

Systemdienstleistungen Spannungshaltung

Systemdienstleistungen aus dem Bereich Spanungshaltung liegen in der Zuständigkeit von Übertragungsnetzbetreibern und Verteilnetzbetreibern. Sie haben die Aufgabe, die Netzspannung in ihrem Netzgebiet im Hinblick auf die Spannungsqualität im zulässigen Rahmen zu halten. Darüber hinaus sind sie bei Auftreten eines Kurzschlusses für die Begrenzung von Spannungseinbrüchen verantwortlich. Die Systemdienstleistungen der Spannungshaltung umfassen unter anderem folgende Produkte und Prozesse:

  • Transformatorstufung und Umschaltungen
  • Bereitstellung und Regelung von Blindleistung
  • Stromerzeugungsanlagen steuern
  • Netzbetriebsmittel schalten
  • Kurzschlussstrombeitrag
  • Spannungsbedingter Redispatch oder Lastabwurf
  • Bereitstellung von Kurzschlussleistung

Zu den Erbringern von Systemleistungsprodukten zur Spannungshaltung gehören konventionelle Kraftwerke, Erneuerbare-Energien-Anlagen und Netzbetriebsmittel wie zum Beispiel Kompensationsanlagen.

Systemdienstleistungen Versorgungswiederaufbau

Dem Versorgungswiederaufbau dienende Systemdienstleistungen müssen in kürzester Zeit greifen. Fällt der Strom großflächig aus, sind die Übertragungsnetzbetreiber unter Mitwirkung der Verteilnetzbetreiber dazu angehalten, die Stromversorgung so schnell wie möglich wieder aufzubauen. Wichtige Produkte und Prozesse unter den Systemdienstleistungen zum Versorgungswiederaufbau sind:

  • eine netzübergreifende Koordinierung
  • Inselnetz- und Schwarzstartfähigkeit von Stromerzeugern
  • Schaltmaßnahmen zur Störungseingrenzung
  • Koordiniertes Inbetriebnehmen von Einspeisern und Teilnetzen mit Last

Die Erbringung von Produkten der Kategorie Systemdienstleistung zum Versorgungsaufbau fällt Netzleitwarten, zum Schwarzstart fähigen konventionellen Kraftwerken und Pumpspeicherkraftwerken zu.

Versorgungssicherheit in der Energiewende

Die Energiewende bringt weitreichende Veränderungen in der Versorgungslandschaft Deutschlands mit sich. Durch den Ausbau des Stromnetzes und Optimierung bestehender Abschnitte sollen Überlastungen einzelner Netzbereiche und von Betriebsmitteln vermieden werden. Laut der „dena-Studie Systemleistungen 2030“ gibt es sechs Entwicklungsschwerpunkte bei der Umstellung der Stromversorgung auf erneuerbare Energien:

  • Betriebsführung
  • Regelleistung (Systemdienstleistung Frequenzhaltung)
  • Momentanreserve (Systemdienstleistung Frequenzhaltung)
  • Blindleistung (Systemdienstleistung Spannungshaltung)
  • Kurzschlussstrombeitrag (Systemdienstleistung Spannungshaltung)
  • Versorgungswiederaufbau

Während die Entwicklungsschwerpunkte Betriebsführung, Regelleistung, Blindleistung und Versorgungsaufbau komplett zum Themenfeld Systemdienstleistungen zählen, leisten Momentanreserve und Kurzschlussbeitrag auch im Falle einer Störung nützliche Dienste.

Durch die Umstellung der Stromerzeugung auf erneuerbare Energien erhöht sich die Komplexität im Stromnetz, so dass die Betriebsführung neue Aspekte berücksichtigen muss. Dazu kommt, dass die Menge an Strom, die Photovoltaik- und Windkraftanlagen einspeisen, wetterabhängig ist. Die Folge sind häufig wechselnde – und teils nicht vorhersehbare – Erzeugungs- und Lastflusssituationen. Um das Netz stabil zu halten und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, sind in diesen Situationen Systemdienstleistungen erforderlich.

Bislang wurde die Regelleistung vor allem durch konventionelle Kraftwerken erbracht, doch deren Betriebszeiten reduzieren sich. Zukünftig soll die Erbringung der Systemleistung durch Stromspeicher, Erneuerbare-Energien-Anlagen und flexible Stromlasten erfolgen. Dadurch wird die Anzahl der Regelleistungserbringer zunehmen, was Wechselwirkungen zwischen lokalen Engpässen, Netzsicherheitsmaßnahmen und dem Regelleistungsabruf zur Folge haben kann. Um solche Wechselwirkungen zu vermeiden, ist eine zusätzliche Koordination zwischen Anlagenbetreibern, Verteil- und Übertragungsnetzbetreibern unerlässlich.

Schnellen Frequenzänderungen wird die rotierenden Massen eigene Trägheit entgegengesetzt. Erbringer sind Anlagen mit Turbinen-Generator-Systemen, also sowohl konventionelle Kraftwerke als auch Wasserkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke. Da sich die Laufzeiten konventioneller Kraftwerke während des Fortschreitens der Energiewende aber verringern, muss die Momentanreserve in Zukunft von Erneuerbare-Energien-Anlagen erbracht werden.

Mit dem Anteil erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung steigt der Bedarf an Blindleistung. Die Ursachen dafür sind vor allem:

  • längere Transportwege durch die Entkopplung von Erzeugungs- und Verbrauchszentren
  • lokale Spannungsanhebungen durch den Anschluss vieler dezentraler Erzeuger
  • steigender Anteil der Verkabelung im Verteilnetz

Der steigende Bedarf an Blindleistung kann etwa durch Betriebsmittel der Netzbetreiber oder durch dezentrale Erzeugungsanlagen gedeckt werden. Beim Kurzschlussstrombeitrag muss berücksichtigt werden, dass er ausreichend, aber nicht unzulässig hoch ist. Aufgrund der Energiewende wird der Kurzschlussstrombeitrag zukünftig vermehrt von Anlagen über Umrichter ins Netz gespeist. Für die Abschaltung von Schutzgeräten sorgen im Falle eines Kurzschlusses Synchrongeneratoren mit einem erhöhten Kurzschlussstrom.

Auch bei den Systemdienstleistungen zum Versorgungswiederaufbau sind Änderungen aufgrund der Energiewende nötig: Zum Versorgungswiederaufbau werden nun zunächst kleine bis mittlere Gasturbinen- und Wasserkraftwerke aktiviert, die schwarzstartfähig sind. Am Anfang des Wiederaufbauprozesses bilden sie einzelne Inselnetze. Dann werden Großkraftwerke hinzugeschaltet, die zwar nicht selbst schwarzstartfähig sind, aber durch kleinere schwarzstartfähige Kraftwerke angefahren werden. Zugleich werden Lasten eingesetzt. Die einzelnen Inselnetze verbinden und synchronisieren sich durch die Systemdienstleistung, bis die Versorgung wieder komplett aufgebaut ist.

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