Sonnenfinsternis: Belastungsprobe fürs Stromnetz
Bevor sich am 20. März ab 9.30 Uhr der Mond vor die Sonne schiebt und diese bis zu 82 Prozent abdeckt, schauen die Stromnetzbetreiber angespannt auf das Wetter. Scheint die Sonne, wird die Einspeisung der Photovoltaikanlagen ins Stromnetz erst einbrechen und dann drastisch ansteigen. Eine Herausforderung für die Stabilität des Stromnetzes.
Während der Großteil der deutschen Bevölkerung am 20. März 2015 wahrscheinlich relativ sorglos – natürlich mit Sofi-Brille – ab 9.30 Uhr in den Himmel schauen wird, ist die Sonnenfinsternis nicht für alle ein schönes Naturschauspiel. Für die vier deutschen Stromübertragungsnetzbetreiber 50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW wird die Zeit zwischen 9.30 und 12 Uhr, wenn der Mond sich vor die Sonne schiebt und diese bis zu 82 Prozent bedeckt, zur Belastungsprobe mit Ansage.
An Strombörse vermarkteter Solarstrom muss ausgeglichen werden
In Deutschland ist im Laufe der Energiewende der Anteil der installierten Photovoltaik-Leistung auf rund 39.000 Megawatt hochgegangen – das entspricht etwa 40 Großkraftwerken. Falls der Himmel am Freitag der Sonnenfinsternis bewölkt ist, kann es ein entspannter Tag in den Leitzentralen der Übertragungsnetzbetreiber werden. Von dort werden die großen Trassen in Deutschland gesteuert und bei Schwankungen Reservekraftwerke zum Anfahren verpflichtet. Bei klarem Himmel und viel Sonne muss das Stromnetz allerdings enorme Schwankungen verkraften.
Bei sehr sonnigem Wetter rechnen die Übertragungsnetzbetreiber zu Beginn der Sonnenfinsternis mit einem Rückgang der Photovoltaik-Einspeisung in Deutschland um rund zwölf Gigawatt. Das größere Problem könnte aber gegen Ende der Verdunklung um 12 Uhr auftreten. Dann steht die Sonne am höchsten und die Photovoltaik-Einspeisung steigt rasant auf etwa 19 Gigawatt an.
Die große Herausforderung besteht darin, dass der an der Strombörse vermarktete Solarstrom während der beiden Phasen vollständig ausgeglichen werden muss. Zuerst muss also während der Finsternis für Ausgleich gesorgt werden. Nach Ende der Sonnenfinsternis, wenn die Solareinspeisung zurückkommt, muss die Einspeisung anderer Stromarten wieder zurückgefahren werden.
Fraunhofer-Institut hat Auswirkungen der Sonnenfinsternis durchgespielt
Auch in der Wissenschaft hat man sich zur Stromversorgung während der bevorstehenden Sonnenfinsternis Gedanken gemacht. Sowohl die Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW) als auch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben die Auswirkungen auf die Systemstabilität und die Solarstromerzeugung in Szenarien durchgespielt. Das ISE geht davon aus, dass bei wolkenlosem Himmel Photovoltaik-Leistungsgradienten, das ist die Geschwindigkeit in der Leistungsänderung, auftreten, die die bisherigen Maximalwerte um das 2,5-fache übersteigen.
Das bedeute zwar eine erhöhte Aufmerksamkeit der Übertragungsnetzbetreiber, aber ernste Schwierigkeiten sehe man nicht, so das ISE. „Der konventionelle Kraftwerkspark ist technisch grundsätzlich in der Lage, die während der Sonnenfinsternis auftretenden Gradienten auszugleichen. Auch Windenergieanlagen und große Photovoltaik-Anlagen sind technisch in der Lage, ihre Erzeugung in kürzester Zeit zu reduzieren und zur Systemstabilität beizutragen.“
Pumpspeicherwerke könnten Schwankungen ausgleichen
Auch die HTW kommt zu einem ähnlichen Ergebnis und hat, genau wie das Fraunhofer-Institut, die regionalen Unterschiede berücksichtigt. Im Norden Deutschlands ist der Bedeckungsgrad der Sonne durch den Mond größer, im südlichen Teil liegt dagegen der Anteil an Photovoltaikanlagen deutlich höher und muss bei der Ausgleichsplanung berücksichtigt werden. Während der Sonnenfinsternis, so die HTW, müsse mit dem 3,5-Fachen der üblichen Photovoltaik-Leistungsänderungen gerechnet werden.
Der Ausgleich dieser Schwankungen, so die HTW, könne durch verschiedene Maßnahmen auf der Erzeugungs- und Nachfrageseite erfolgen. Insbesondere seien Pumpspeicherwerke aufgrund ihres Speicher- und Leistungsvermögens dafür besonders geeignet.
In Pumpspeicherwerken wird die elektrische Energie mittels hinaufgepumpten Wassers gespeichert, das bei Bedarf wieder bergab fließt und Strom erzeugt. „Durch deren Einsatz im Pump- und Turbinenbetrieb könnten aus technischer Sicht allein durch die in Deutschland vorhandenen Pumpspeicher die Schwankungen der Solarstromerzeugung auch bei wolkenlosem Himmel vollständig ausgeglichen werden“, so die HTW.
„Ergänzend könnten flexible Kraftwerke wie schnell regelbare Gaskraftwerke zum Ausgleich beitragen. Voraussetzung hierfür ist, dass die Sonnenfinsternis in der Kraftwerkseinsatzplanung vorausschauend berücksichtigt wird.“
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