Stabilisierung des Stromnetzes 19.11.2021, 08:04 Uhr

Netzstabilität: Private Solarbatterien helfen mit

Die Frequenz im Stromnetz darf nur in engen Grenzen schwanken. Einen großen Teil der dazu nötigen Arbeit leisten konventionelle Kraftwerke. Wenn sie nach und nach abgeschaltet werden, müssen andere Systeme einspringen. Doch schnelle Batterien sind noch rar.

Vernetzte Batterien in Haushalten können als virtuelle Kraftwerke einen kurzfristigen Beitrag zur Netzstabilität leisten. Foto: sonnen

Vernetzte Batterien in Haushalten können als virtuelle Kraftwerke einen kurzfristigen Beitrag zur Netzstabilität leisten.

Foto: sonnen

In den letzten Tagen sah es aus Umweltsicht düster aus. Kohle, Erdgas und Kernenergie hatten die Hauptlast der Stromversorgung in Deutschland zu tragen. Nur wenig steuerten Sonne und Wind bei. Die konventionellen Kraftwerke übernahmen dazu noch einen großen Teil des Regelenergie-Services, also der Netzstabilisierung: Zu jeder Zeit muss ins Netz genauso viel Strom eingespeist werden wie abfließt.

Am Anfang geht es um Sekunden

Regelenergetische Maßnahmen teilen sich in drei Gruppen auf. Die primäre Leistung muss sekundenschnell zur Verfügung stehen, wenn etwas Unvorhergesehenes passiert, wenn beispielsweise ein Kraftwerksblock wegen einer Störung ausfällt. Das Stromnetz hat dann mehrere Möglichkeiten. Die mächtigen Turbogeneratoren der Kohle- und Kernkraftwerke und die weniger mächtigen der Erdgasanlagen stemmen sich aufgrund ihrer Massenträgheit dagegen, ganz ohne Zutun des Menschen. Dann ändert sich zwar die Netzfrequenz, die bei 50 Hz liegen soll, doch kleine Schwankungen sind erlaubt: ± 0,18 Hz – kurzfristig sogar 0,2 Hz – steckt das Netz locker weg. Dieser Automatismus gleicht allerdings nur relativ kleine Schwankungen aus.

Virtuelle Kraftwerke helfen mit

Große Batterieblocks, die einige Netzbetreiber aufgebaut haben, können ebenfalls sekundenschnell einspringen, ebenso virtuelle Kraftwerke, wie sie beispielsweise die Sonnen GmbH im Allgäu aufgebaut hat. Das sind Solarbatterien in privaten Haushalten, die zentral gesteuert werden. Insgesamt kommen sie auf eine Leistung von gut 300 MW. Wenn zu viel Strom ins Netz fließt, etwa an stürmischen oder sonnigen Tagen, laden sich die mehr als 70 000 Akkus auf. Wenn das Netz später schwächelt, also mehr Strom zur Verfügung stellen soll, als eingespeist wird, springt das virtuelle Kraftwerk ein und leitet so lange Strom ins Netz, bis nur noch so viel in den Akkus verbleibt, dass die private Stromversorgung der Batteriebesitzerinnen und -besitzer gesichert ist.

Montierte Batterien im Haus. Vernetzt wirken sie wie ein virtuelles Kraftwerk.

Foto: sonnen

Sonnen hat bereits drei dieser virtuellen Kraftwerke für positive und negative Regelenergie zertifiziert – positiv bedeutet Einspeisen ins Netz, negativ Stromentnahme. Zuletzt sicherte sich der Netzbetreiber Amprion in Dortmund die Dienste der Sonnen-Batterien in seinem Zuständigkeitsbereich, der vor allem Teile Niedersachsens und Bayerns, Nordrhein-Westfalen, Rheinland Pfalz und das Saarland umfasst. Zur Verfügung steht eine Leistung von lediglich 1 MW, die bis zu vier Stunden lang abgerufen werden kann. „Mit diesem Projekt machen wir den nächsten Schritt hin zu einem intelligenten Stromnetz, das viel flexibler mit Schwankungen aus erneuerbaren Energien umgehen kann“, sagt Jean-Baptiste Cornefert, Managing Director von Sonnen eServices. „Virtuelle Speicherkraftwerke sind der bisher fehlende technische Baustein für dieses Stromnetz und können helfen, dass weniger Ökostrom verloren geht.“

Auf lange Sicht großes Potenzial

Auch die Bundesnetzagentur sieht in vernetzten Stromspeichern großes Potenzial: Laut Netzentwicklungsplan könnten Photovoltaik-Heimspeicher bis 2035 rund 17 GW Leistung zur Verfügung stellen – so viel wie rund 17 große Kraftwerke. Davon könnte allerdings nur ein kleiner Teil zur Netzstabilisierung abgezwackt werden, und das auch nur für kurze Zeit, bis andere Stromerzeuger einspringen, die sekundäre Regelenergie zur Verfügung stellen beziehungsweise abnehmen. Das sind Anlagen, die innerhalb von kurzer Zeit Strom erzeugen können, etwa Pumpspeicherkraftwerke, die in Deutschland über mehrere Stunden bis zu gut 7 GW beisteuern können, oder Gasturbinen, die Generatoren antreiben.

Pumpspeicherwerke, hier am Walchensee, können auch große Mengen überschüssigen Solar- und Windtsroms langfristig speichern.

Foto: PantherMedia/magann

1 400 MW kann auch Norwegen in einem solchen Fall liefern. Eine Hochspannungs-Gleichstromübertragung verbindet die beiden Länder. Bei Strommangel in Deutschland liefert Norwegen Strom aus seinen Wasserkraftwerken, bei Stromüberschuss kehrt sich die Richtung um und schont die Wasserreserven in Norwegen. Auch aus anderen Ländern kann Deutschland im Bedarfsfall Strom importieren oder diese mit Überschussstrom beliefern.

Norwegen ist Deutschlands größte Batterie

Gaskraftwerke übernehmen die Hauptregellast

Die dritte Stufe ist die Tertiärregelenergie. Sie wird von Anlagen zur Verfügung gestellt, die innerhalb von 15 Minuten hochgefahren werden können. Das sind vor allem Gaskraftwerke, die, anders als die übrigen fossilen Anlagen und Kernkraftwerke, gut regelbar sind. Innerhalb der vorgeschriebenen Zeit können Kraftwerke, die mit niedriger Last laufen, auf Volllast hochgefahren – und umgekehrt auf Teillast gedrosselt werden, wenn zu viel Strom ins Netz eingespeist wird.

Jährlich gehen Milliarden Kilowattstunden Solar- und Windstrom verloren, weil Anlagen bei Überschussproduktion abgeschaltet werden müssen, nachdem alle Batterie- und Pumpspeicher gefüllt sind, ein Ärgernis, das noch größer wird, wenn Wind- und Solarenergie weiter ausgebaut werden und Speicherkapazitäten hinterherhinken.

Wolfgang Kempkens

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