Zuverlässige Stromversorgung jederzeit sichern

Eine durchgehend zuverlässige Versorgung mit Strom ist für Haushalte, Gewerbebetriebe und Industrie von hoher Bedeutung. Aktuell sind in Deutschland über 90 Gigawatt (GW) an gesicherter Kraftwerkskapazität installiert, genug, um die deutsche Spitzenlast von rund 80 GW zu bedienen. Auch zukünftig, unter den Voraussetzungen der erneuerbaren Energien, des steigenden Stromverbrauchs und des vorgezogenen Kohleausstiegs, müssen die Versorgung mit Strom sowie die Netzstabilität jederzeit gesichert sein.

Sicherheit braucht Partner

Deutschlands Stromversorgung und Stromnetze gehören zu den sichersten in ganz Europa. Über 800 Stromnetzbetreiber führen die mehr als 1,92 Millionen langen Übertragungs- und Verteilnetze in Deutschland und versorgen die knapp 50 Millionen Letztverbraucher nahezu störungsfrei mit Strom.

Das Stromnetz arbeitet mit Wechselstrom, dieser ändert periodisch seine Richtung in positiv und negativ. Die Frequenz gibt an, wie oft die Richtung in der Sekunde geändert wird. In Europa liegt sie bei 50 Hertz. Die tatsächliche Frequenz darf maximal 0,05 Hertz von dieser Sollfrequenz abweichen. Die Netzbetreiber sorgen in den Schaltzentralen mit Systemdienstleistungen stets für die vollumfängliche Funktionstüchtigkeit des Stromnetzes.

Unser Stromsystem wird sich bis 2030 stark verändern und steht vor entsprechenden Herausforderungen. Konventionelle Kraftwerke, die aktuell große Teile der benötigten Flexibilität bereitstellen, werden weiter abnehmen, während der Ausbau der erneuerbaren Energien für die zunehmend dezentrale Stromerzeugung weiter steigt – Diese können jedoch die konventionellen Kraftwerke in Bezug auf Systemdienstleistungen für den sicheren Netzbetrieb nicht im ausreichenden Maße ersetzen. Zu relevanten Systemdienstleistungen zählen zum Beispiel die Blindleistung, die Bereitstellung von Regelenergie, um unvorhergesehene Schwankungen im Stromnetz zur Frequenzstabilisierung auszugleichen und der Wiederaufbau der Versorgung. Die Bereitstellung von Systemdienstleistungen ist ein bedeutender Beitrag zur Netzsicherheit. Mit der Zunahme erneuerbarer Energien steigt auch der Flexibilitätsbedarf in der Stromversorgung, denn ihre Einspeisung hängt von den Wetterbedingungen ab. Um die Versorgungs- und Systemsicherheit in Deutschland zu gewährleisten, brauchen wir flexible Verbraucher, langfristig regelbare Kraftwerke sowie Energiespeicher.

Gas-Kraftwerke

Saisonalität berücksichtigen

Der Bedarf an Elektrizität in der Mobilität und im Wärmemarkt wird zeitgleich zur zunehmenden Erzeugung aus erneuerbaren Energien steigen. Es ist von einer Zunahme des Strombedarfs um 11 Prozent durch den Einbau von Wärmepumpen und die Elektromobilität auszugehen. Gerade der Wärmebedarf unterliegt starken saisonalen Schwankungen: Im Januar und Februar ist dieser rund 300 Prozent höher als im Sommer. In diesen Monaten ist jedoch die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am niedrigsten.

Stromerzeugung und Stromverbrauch müssen jederzeit im Gleichgewicht sein, auch in Extremsituation wie einer maximalen oder minimalen Residuallast. Das Stromnetz steht bereits deutlich häufiger unter Stress. Ein weiterer Belastungsanstieg kann zu einem vermehrten Lastenabwurf, der ungeplanten Abschaltung von Stromverbrauchern führen. Ein Lastenabwurf ist die letzte Maßnahme, um einen kompletten Zusammenbruch eines Verteilnetzes zu verhindern. Die Überlastung des Stromnetzes kann nur durch den Ausbau der gesicherten Leistung aufgefangen werden.

Gas-Kraftwerke sind unverzichtbar auf dem Weg zur Klimaneutralität

Die Erneuerbaren sind unerlässlich für eine klimaneutrale Energiezukunft. Und Gas-Kraftwerke sind unerlässlich für die sichere Stromversorgung, wenn Wind und Sonne nicht zur Verfügung stehen. Sie sind regelbar, können schnell auf Volllast gefahren werden und sind schwarzstartfähig. Bis 2030 benötigt Deutschland einen Zubau an wasserstofffähigen Gas-Kraftwerken mit einer Kapazität von 20-30 GW – Nur so ist der für die Erreichung der Klimaziele notwendige beschleunigte Kohleausstieg ohne Risiken für die Versorgungssicherheit zu realisieren. Im aktuellen Energy-Only-Markt wird die Bereitstellung von Reservekapazitäten nicht vergütet. Die Entwicklung eines umfassenden Kapazitätsmarktes ist eine sinnvolle Lösung, um den Zubau von Gas-Kraftwerkskapazitäten anzureizen.

Kapazitätsmarkt

Installierte Leistung und Stromerzeugung

Die installierte Leistung, also die maximale Leistung, die eine Anlage unter bestimmten Voraussetzungen erzeugen kann, steht nicht automatisch für eine hohe Stromerzeugung. Erneuerbare Energien sind dargebotsabhängig, ihre installierte Leistung kann nicht jeden Tag tatsächlich in Anspruch genommen werden. Die Leistung der Windkraft liegt im Jahresmittel bei rund 20 Prozent, die der Photovoltaik bei ca. 8 Prozent.

Mit der größten energiepolitischen Gesetzesnovelle, dem EEG 2023, wurden neue, höhere Ausbauziele für Wind- und Solarenergie festgelegt und erneuerbaren Energien gesetzlicher Vorrang eingeräumt. Mindestens 80 Prozent des Stromverbrauchs soll bis 2030 aus erneuerbaren Energien stammen. Das ist nahezu eine Verdopplung zu heute.

Nach Netzentwicklungsplan 2037 wird der Stromverbrauch auf bis zu 1.303 TWh im Jahr 2045 ansteigen. Um diesen zu decken, müsste die installierte Leistung der erneuerbaren Energien auf bis zu 703 GW ausgebaut werden. Das entspricht einer Verfünfachung gegenüber der heute installierten Leistung aus erneuerbaren Energien. Die installierte Leistung der Photovoltaik müsste auf 400 GW ansteigen – das setzt ein enormes Flächenpotenzial voraus.

Exkurs Stromnetz

Weltweit hat sich das Wechselstrom-Netz durchgesetzt, denn Wechselstrom lässt sich einfach erzeugen und Stromerzeuger und –verbraucher lassen sich unkompliziert einbinden. Das Stromnetz ist in verschiedene Spannungsebenen, auch Netzebenen genannt, unterteilt. Mit 380 bzw. 220 kV weist das Übertragungsnetz die höchste Spannungsebene auf. Wechselstrom lässt sich verlustarm auf eine andere Spannungsebene transformieren, bis er schließlich mit 230 V in z. B. Privathaushalten zur Anwendung kommt.

Strom ist eine leitungsgebundene Energie. In den Verteilernetzen ist zumeist die Erdverkabelung üblich, in den Übertragungsnetzen ist man in der Regel auf Überlandleitungen angewiesen.

Wachsender Transportbedarf

Der zumeist in Nord- und Ostdeutschland produzierte grüne Strom muss in die südlichen und westlichen Bundesländer transportiert werden, da hier entsprechende Erzeugungsdefizite vorliegen. Der Transport großer Strommengen erfolgt im Übertragungsnetz. Wechselstrom weist bei den langen Transportstrecken zu hohe Energieverluste auf, sodass Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsverbindungen (HGÜ) mit Spannungen von mehr als 500 kV gebaut werden müssen. Konverteranlagen müssen den Gleich- in Wechselstrom und umgekehrt wandeln. Der Bau ist aufwendig und damit vergleichsweise kostenintensiv. Im aktuellen Entwurf des Netzentwicklungsplans Strom 2037 sind Investitionskosten von fast 240 Milliarden Euro für die Anbindung von Erneuerbaren-Energien-Erzeugungsanlagen sowie für den Aus- und Umbau der Stromnetze benannt.

Als alternative Transportmöglichkeit kann das Gas-Netz verwendet werden. Aktuell verfügt dieses über eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit als das Stromnetz. Umgewandelt in Wasserstoff ließen sich pro Stunde bis zu 75 GW erneuerbare Energie über das Gas-Netz von Nord nach Süd transportieren.

Erneuerbare im Gas-Netz

EU-Taxonomie – ökologisch nachhaltig investieren

Um das Ziel der Klimaneutralität auf europäischer Ebene bis 2050 zu erreichen, wurde mit der EU-Taxonomie ein Klassifizierungssystem für nachhaltiges Wirtschaften vorgelegt. In dem Regelwerk werden einheitliche Kriterien für den Nachhaltigkeitsgrad des wirtschaftlichen Handelns festgelegt.

Was bedeutet EU-Taxonomie?

Die europäischen Staaten haben sich zu mehr Klimaschutz verpflichtet, um den Treibhausgasausstoß bis 2050 nahezu auf null zu bringen. Um die Klimaziele erreichen zu können, müssen in den kommenden Jahren Milliardenschwere Investitionen in klimawirksame Maßnahmen getätigt werden. Doch welche Maßnahmen und wirtschaftlichen Investitionen sind ökologisch nachhaltig?

Mit der Taxonomie-Verordnung stellt die EU-Kommission eine Klassifizierung unter Berücksichtigung der Umweltziele zur Verfügung. Unternehmen müssen künftig ihre wirtschaftlichen Aktivitäten mit mindestens einem der sechs Umweltziele

Klimaschutz,
Anpassung an den Klimawandel,
nachhaltige Nutzung und Schutz von Wasser- und Meeresressourcen,
Wandel zur Kreislaufwirtschaft,
Vermeidung und Verminderung von Umweltverschmutzung,
Schutz und Wiederherstellung der Biodiversität und der Ökosysteme

verbinden. Dabei darf keins der anderen Umweltziele beeinträchtigt und der Mindestschutz von Arbeitnehmenden und Menschenrechte gewährleistet werden.

Erstmalig klare Regeln

Mit der EU-Taxonomie werden Kriterien zur Bestimmung nachhaltiger Investitionen festgelegt. Die wirtschaftlichen Aktivitäten durch öffentliche Hand oder Unternehmen werden damit künftig vergleichbarer. Erstmalig werden verbindliche Regeln auf europäischer Ebene festgelegt, die bewerten, welche Investments ökologisch nachhaltig sind – und welche nicht.

Die Festlegung einheitlicher Standards für grüne Investments betrifft Finanzmarktteilnehmer, Unternehmen, die verpflichtet sind, nichtfinanzielle Erklärungen zu veröffentlichen, die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union sowie die Europäische Union selbst.

Am 06.07.2022 hat das EU-Parlament die Pläne der EU-Kommission gebilligt, Gas-Kraftwerke als nachhaltig einzustufen, da diese die Energieversorgung sichern. Für Gas-Kraftwerke sieht die Taxonomie sieben Kriterien vor, die für die Einstufung als nachhaltig erfüllt werden müssen, so z. B.:

Für Gas-Kraftwerke werden sehr geringe CO₂-Grenzwerte definiert (entweder unter 270 g CO₂/kWh am Verbrennungszeitpunkt oder durchschnittlich 550 kg CO₂/kW pro Jahr über 20 Jahre), sodass diese nur laufen, wenn erneuerbarer Strom nicht ausreichend zur Verfügung steht. Gas-Kraftwerke sollen als Reservekapazität zur Sicherung einer stabilen Energieversorgung vorgehalten werden.
Das Gas-Kraftwerk ersetzt eine bestehende und mit hohen Emissionen verbundene Stromerzeugungsanlage (Kohle) – dabei darf die neu installierte Erzeugungskapazität die Kapazität der ersetzten Anlage nicht um mehr als 15 % übersteigen. Dies gilt nur, wenn die bestehende Energieerzeugungsaktivität nicht glaubwürdig und effizient durch erneuerbare Energiequellen ersetzt werden kann.
Neue Gas-Kraftwerke müssen H₂-ready sein – also für den späteren Betrieb mit Wasserstoff gebaut werden, damit sie ab 2036 mit CO₂-armen Gasen wie Biogas oder Wasserstoff betrieben werden können. Die Ersetzung führt über die Lebensdauer der neu installierten Erzeugungskapazität zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen um mindestens 55 %.

Moderne Gas-Kraftwerke können diesen Kriterien entsprechen. Die Anforderungen müssen jedoch praxistauglich ausgestaltet werden sowie entsprechende Rahmenbedingungen schaffen, sodass die gewünschten ökologisch nachhaltigen Investitionen getätigt werden.

Mehr zur EU-Taxonomie

Herausforderung klimaneutrales Stromsystem

Rund die Hälfte des Stroms in Deutschland stammen aus erneuerbaren Energiequellen. Bis zum Jahr 2035 soll die Produktion von regenerativem Strom intensiv ausgebaut und fossile Brennstoffe nahezu ersetzt werden. Diese Ziele wirken sich auf das gesamte Stromsystem aus. Wie muss der Markt für ein klimaneutrales Stromsystem gestaltet sein? Welche Möglichkeiten gibt es, um die Versorgungssicherheit auf hohem Niveau trotz fluktuierende Erneuerbarer zu gewährleisten?

Klimaneutrales Stromsystem