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Die Flexmarktstudie: flexible Erlösmöglichkeiten auf dem Strommarkt

Strommarkt

Die Deutsche Energie-Agentur dena hat den nationalen Strommarkt im Hinblick auf optimale Betriebsstrategien analysiert. Hierzu wurden verschiedene Stromspeicher unter wechselnden Bedingungen betrachtet. Ziel war es, dem stetigen Wechsel zu Wind- und Solarenergie gerecht zu werden und hierfür optimale Werkzeuge zu schaffen. Hierzu hat sich die dena mit Energieversorgern, Netzbetreibern, Anlagenbauern und Anbietern von Speicherlösungen zusammengetan.

In die Stromnetze Deutschlands wird immer mehr Strom aus Wind- und Solarenergie eingespeist. Diese Art der Versorgung ist aber nicht durchweg planbar, da sie von wettertechnischen Schwankungen und Jahreszeiten abhängt. Dieses Defizit wird durch Stromspeicher ausgeglichen, die den Bedarf nach einer kontinuierlichen, ständig verfügbaren Stromquelle stillen. Auf diese Weise kann in Hochzeiten die überflüssige Energie zur Seite gelegt und erst bei Bedarf verwendet werden. Viele Stromspeicher werden den aktuellen Anforderungen aber nicht gerecht: aufgrund des vermehrten Umstiegs auf natürliche Energiequellen sind diese oft überlastet. Dies führt dazu, dass höhere Anforderungen an die Stromnetze gestellt werden, denen diese wiederum nicht gerecht werden können. Insgesamt ist ein Ausbau der verwendeten Mittel notwendig, um dem modernen Stand gerecht zu werden. In welcher Form dies am besten geschehen kann, hat sich die dena gewidmet.

Welche Aspekte hat die dena betrachtet?

Zur Zeit ist die Installation von Speichern noch unwirtschaftlich, obwohl sie zunehmend benötigt werden. Die These der dena lautet, dass für ein kosteneffektives Ergebnis eine Kombination aus Speicherausbau und Netzausbau notwendig ist. In der Studie wurden sodann die Nachfrage und das Angebot analysiert und auf Grundlage dessen flexible Erlösmöglichkeiten dargestellt.

Zentrale Themen waren der Ausgleich von Preisunterschieden, die Möglichkeit der preisabhängigen Leistungsbereitstellung, die Bereitstellung von Leistungsgradienten sowie eine kurzfristige Bereitstellung von Leistungen.

Wie ist die dena hierbei vorgegangen?

Die dena hat sechs verschiedene Szenarien, die „Cases“, gebildet. Zunächst wurde das theoretische Optimum von Energiespeicherbetreibern festgestellt. Hierbei wurden Speichermöglichkeiten ohne die kapazitären Einschränkungen durch Netzwerke betrachtet. Im Folgenden wurden die einschlägigen Restriktionen durch mangelnde Netzverfügbarkeit und rechtliche Vorgaben hinzugenommen.

Im Rahmen der Studie wurden reale Netze verwendet; verstärkt solche, die bereits fehleranfällig waren, um hieran die Optimierungsmöglichkeit gelungen darstellen zu können.

Die gewonnenen Erkenntnisse wurden mit den Projektpartnern betrachtet und diskutiert.

Wie sahen die sechs Cases aus?

1. Im ersten Case wurde dargestellt, dass im Jahr 2030 bis zu 25% der Haushalte in einem Niederspannungsnetz ein Elektrofahrzeug besitzen. Diese werden über das häusliche Stromnetz betankt, jedoch kann der Strom aus dem Fahrzeug nicht wieder zurückgeführt werden. Die PKWs werden sowohl zum Pendeln zum Arbeitsplatz, als auch für Freizeitaktivitäten genutzt. Neben der Betankung des Fahrzeugs kann der Stromspeicher auch zur Senkung von Kosten und zur Erwirtschaftung von Gewinnen genutzt werden.

2. Der zweite Case widmete sich Zusammenschlüssen von Häusern zur Reduzierung des Fremdbezugs von Energie in einem Niederspannungsnetz. Die verschiedenen Haushalte speisen durch die Verwendung von Photovoltaikanlagen Strom in zentrale Quartierspeicher ein. Die Wärmelast wird durch Wärmepumpen gedeckt. Dies senkt Kosten, indem Preisschwankungen optimal ausgenutzt werden. Zudem wird der Bedarf nach einem ausgebauten Netz minimiert.

3. Der dritte Case geht auf „progressive Eigenoptimierer“ ein: Haushalte verwenden sowohl Photovoltaikanlagen, als auch Wärmepumpen und Batteriespeicher. Anders als im Case 2 versorgen die Haushalte sich selbst, profitieren also nicht von gemeinsamen Speichern. Auch dieser Case verhindert Netzausbauten, die nicht notwendig sind.

4. Im vierten Case betreibt ein industrieller Anlagenbetreiber entweder eine Power-to-Heat-Anlage oder einen gasbefeuerten Kessel. Beide Vorgehensweisen wurden auf die Wirtschaftlichkeit untersucht. Zudem wurde der Mehrwert der Verwendung von Energiespeichern zur Vermeidung von Versorgungsengpässen analysiert.

5. Im fünften Case wurden Mittelspannungsnetze betrachtet, in die Energie aus Photovoltaikanlagen und Windkrafträdern eingespeist werden. Dies führt bereits jetzt zu Grenzwertverletzungen, sodass Handlungsbedarf besteht. Betrachtet werden die möglichen Optionen, beispielsweise die Verwendung oder der Ausbau von Speichern.

6. Im sechsten Case werden in einem Netzgebiet eine hohe Anzahl von Photovoltaikanlagen betrieben. In diesem Gebiet unterhält der Betreiber eines Photovoltaik-Parks einen stationären Speicher zur Optimierung der Einspeisungsrate. Jedoch kommt es durch die Vielzahl von Photovoltaikanlagen zur Rückspeisung in die Hochspannungsebene und somit zu Grenzwertverletzungen. Diese Situation kann, abhängig von der Nutzweise des Speichers, verbessert oder verschlechtert werden.

Welche Ergebnisse wurden erzielt?

Durch die Kombination von mehreren der erprobten Herangehensweisen, dem sogenannten „Multi-Use-Ansatz“, kann die wirtschaftliche Lage verbessert werden und der Bedarf nach Netzausbauten verringert werden, ohne, dass es zu Grenzwertverletzungen kommen muss. Gute Ergebnisse können insbesondere durch die Verwendung und den Ausbau von Speichern erzielt werden. Diese können sowohl von Erzeugern, als auch Verbrauchern verwendet werden. In Betracht kommt nicht nur eine alleinige Verwendung, sondern insbesondere auch die Nutzung von Sammelspeichern. Dies würde nicht nur Kosten beim Erzeuger und beim Endverbraucher senken, sondern auch die Umwelt schonen. Jedoch stehen heutige rechtliche und regulatorische Vorgaben einer maximalen Optimierung im Wege. Dem kann durch eine Aktualisierung der rechtlichen Vorschriften, als auch der technischen Möglichkeiten abgeholfen werden. Hierdurch kann der Strommarkt den wachsenden Anforderungen der modernen Erzeugung und Verwendung von Strom gerecht werden.

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