Welche Anforderungen stellen die erneuerbaren Energien an das Stromnetz der Zukunft?
Der Ausbau der erneuerbaren Energien und die Integration unterschiedlicher Energieressourcen stellen unsere vorhandene Energieinfrastruktur vor neue Aufgaben, um langfristig eine effiziente, flexible und bedarfsgerechte Energieversorgung zu sichern.
Das deutsche Stromnetz ist derzeit auf Großkraftwerke abgestimmt, die als zentrale Energieerzeuger rund um die Uhr im Grundlastbetrieb laufen und kaum Möglichkeiten einer flexiblen und bedarfsangepassten Steuerung bieten.
Aufgabe der zukünftigen Energieversorgung ist es, den im Tagesverlauf variablen Energiebedarf aus den fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen jederzeit zu decken. Dafür müssen die vorhandenen Netz- und Energiespeicherkapazitäten ausgebaut werden, um die Energieverteilung zu sichern, Bedarfsspitzen zu kompensieren und durch den Ausgleich von Erzeugungs- und Nachfrageschwankungen das Stromverbundnetz zu stabilisieren.
Welche Möglichkeiten gibt es, Strom aus erneuerbaren Energien zu speichern?
Viele Speichertechnologien sind in Deutschland schon lange bekannt und in Gebrauch. Genau genommen handelt es sich dabei meist um Möglichkeiten, die elektrische Energie in andere Energiearten umzuwandeln, die bei Bedarf wieder zurückverwandelt werden können. Pumpspeicher- und Druckluftspeicherkraftwerke, Akkumulatoren und Wasserstoff bieten verschiedene Möglichkeiten der Energiespeicherung.
„Brückentechnologie“ oder: Warum passen Solarenergie und Kernkraft nicht zusammen?
Erneuerbare Energien und Kernkraft sind strukturell grundverschieden. Kernkraftwerke laufen kontinuierlich im Grundlastbetrieb und stellen unabhängig von Nachfrageschwankungen immer dieselbe Menge an Energie bereit. Eine flexible, bedarfsangepasste und effiziente Kombination von Kernkraft mit fluktuierenden Energieerzeugungsarten ist kaum möglich. Erneuerbare Energien unterliegen natürlichen und witterungsbedingten Schwankungen, sie sind nicht zu jeder Zeit an jedem Ort gleichermaßen verfügbar.
Die Integration unterschiedlicher Energieerzeugungsarten aus erneuerbaren Quellen erfordert eine Anpassung der bestehenden Versorgungsnetze. Ein hoher Anteil an unflexiblen Kernkraftwerken behindert den Ausbau der erneuerbaren Energien. Je länger Kernkraftwerke in Betrieb bleiben, desto länger konkurrieren sie mit den erneuerbaren Energien zu deren Lasten um die Einspeisung in das Stromnetz: In Zeiten hohen Energieaufkommens aus erneuerbaren Quellen wird der Strom schon heute zum Teil nicht in das Netz eingespeist, um dessen Stabilität nicht zu gefährden. Umweltfreundlich erzeugte Energie verfällt, weil Strom aus umweltschädlichen Großkraftwerken der Vorrang gegeben wird.
Der Erzeuger des Stroms aus erneuerbaren Energiequellen wird zwar für den Verlust entschädigt; diese Kosten werden aber von den Verbrauchern über den Strompreis getragen, nicht von den Betreibern der Kernkraftwerke.
Wie lassen sich Anlagen, die Strom aus erneuerbaren Energiequellen produzieren, miteinander vernetzen?
Die Zukunft einer klimafreundlichen und nachhaltigen Energieversorgung liegt in einem Kraftwerkspark, der Energie effizient und dezentral erzeugt und flexibel auf den jeweiligen Bedarf reagiert.
Die Grundlage dessen bildet das so genannte intelligente Netz (Smart Grid), das netzübergreifend Informationen über den jeweils aktuellen Stromverbrauch sammelt und bereitstellt. Diese Informationen können zur Verbrauchssteuerung (Demand-Side-Management) genutzt werden: Verbrauchsgeräte können zentral gesteuert an- oder abgeschaltet werden.
Wenn gerade viel Energie aus Sonne oder Wind erzeugt wird, kann man beispielsweise die Waschmaschine laufen lassen oder Elektrofahrzeuge an Ladestationen mit Strom versorgen. Umgekehrt kann mithilfe einer intelligenten Vernetzung Strom aus Elektrofahrzeugen wieder in das Netz eingespeist oder eine dezentrale Anlage wie ein Biomasseheizkraftwerk (BMHKW) zur Energieerzeugung zugeschaltet werden.
Eine effiziente und bedarfsgerechte Versorgung innerhalb eines Smart Grids benötigt möglichst genaue Wetterdaten zur Berechnung präziser Ertragsprognosen. Die meteorologischen Daten, die zur Verfügung stehen, liefern für einen Zeitraum von einem bis drei Tagen heute schon sehr genaue Prognosen, aufgrund derer auf die Schwankungen in der Stromproduktion gezielt reagiert werden kann. Dies trägt zur Systemstabilität und zur Unabhängigkeit von konventionell erzeugter Energie bei.
