Netzdienlichkeit

Wie funktioniert das Stromnetz und was ist „Netzdienlichkeit“ bzw. „netzdienliches Verhalten“?

Angebot (Erzeuger)

Die Erzeugung von Solar- und Windstrom schwankt im Tagesverlauf (Solar) sowie wetterabhängig (Solar, Wind). Strom aus diesen Quellen steht also nicht jederzeit und beliebig auf Abruf zur Verfügung. Die Verfügbarkeit ist lediglich relativ kurzfristig und mit einer gewissen Ungenauigkeit vorhersagbar. Eine Erhöhung der Erzeugung über die Grenze dessen hinaus, was Wind und Sonneneinstrahlung gerade aktuell bieten, ist nicht möglich. Die Erzeugung kann nur „nach unten“ korrigiert werden, indem Solar- und Windstrom-Anlagen abgeregelt werden, wenn sie mehr produzieren, als gerade verbraucht oder zu entfernten Verbrauchern übertragen werden kann. Diese Abregelung ist technisch notwendig, weil es anderenfalls zu Überspannungen und Asynchronitäten im Netz kommen würde, was das Auslösen von Schutzeinrichtungen, die Beschädigung von Wandlungs- und Übertragungseinrichtungen und letztlich den Ausfall mindestens von Teilen der Stromnetz-Infrastruktur zur Folge hätte.

Nachfrage (Verbraucher)

Auch der Bedarf an Strom unterliegt im Tages- und Wochenverlauf Schwankungen, die durch den Rhythmus von Industrie, Gewerbe und privaten Haushalten bestimmt werden und statistisch recht genau vorhersagbar sind. Der aktiven Steuerung des Bedarfes in Industrie und Gewerbe sind sehr enge Grenzen gesetzt, wenn man den Wirtschaftsstandort Deutschland nicht durch Drosselung von Produktionsanlagen gefährden will. Einzig bei den privaten Haushalten, die immerhin 24-30% des produzierten Stromes verbrauchen, besteht hier gewisser Spielraum. Ein bestimmter Mindeststrombedarf wird jedoch nie unterschritten und muss immer bereitgestellt werden. Diese sogenannte Grundlast resultiert daraus, dass ein Teil der elektrischen Geräte immer in Betrieb ist, egal zu welcher Tages- und Jahreszeit und egal in welchem Verbrauchsbereich.

Grundlastfähigkeit von Erzeugern

Ein Kraftwerk ist grundlastfähig, wenn es ununterbrochen und jederzeit auf Abruf Strom bis zu seiner Leistungsgrenze produzieren kann. Demnach sind reine Solar- oder Windstrom-Anlagen zunächst einmal prinzipbedingt nicht grundlastfähig, da sie weder ununterbrochen noch jederzeit auf Abruf Strom erzeugen können. Durch Einsatz von Kurzzeit-Stromspeichern kann dieses Problem für den Tag-Nacht-Zyklus behoben werden, für den Jahreszeitenzyklus bedarf es einer Langzeitspeicherung in viel größerem Maßstab. Konventionelle Kraftwerke lösen dieses Problem schon immer durch geeignete Bevorratung mit Brennstoff. Offensichtlich besteht für Licht von der Sonne und Wind keine Möglichkeit der Bevorratung. Warum der Zubau weiterer Solar- und Windstrom-Anlagen auf der Erzeugerseite dieses Grundlast-Problem auch nicht löst und aber gleichzeitig das Überangebotsproblem eskaliert, unter anderem darum geht es hier auf diesen Seiten.

Empfindliches Gleichgewicht

Im Stromnetz müssen zu jedem beliebigen Zeitpunkt und an jedem Ort (!) Erzeugung (Angebot) und Verbrauch (Nachfrage) exakt im Gleichgewicht sein. Beide Parameter (Zeit und Ort) erfordern, dass das Stromnetz stets ausreichende Übertragung von Erzeugern zu Verbrauchern ermöglicht. Zeitliche und örtliche Differenzen müssen ggf. durch Aktivierung zusätzlicher Kraftwerke oder Abregelung überschüssiger Erzeuger ausgeglichen werden. Aufgrund der teilweise großen Entfernungen zwischen Solar- und Windstrom-Anlagen (Norddeutschland) und großen industriellen Verbrauchern (Süddeutschland) kommt es im Netz zu Engpässen bei der Übertragung, zumindest solange die Stromtrassen noch nicht genug ausgebaut sind. Dies führt u.a. zu der paradoxen Situation, dass Wind- und Solaranlagen im Norden abgeregelt werden müssen, während gleichzeitig im Süden teure Spitzenlast-Gaskraftwerke zugeschaltet werden, um den lokal hohen Bedarf zu decken. Das macht das Netz anfällig und den Strom gleichzeitig teuer und den Betrieb der Solar- und Windstrom-Anlagen unwirtschaftlich.

„Netzdienlichkeit“ bzw. „netzdienliches Verhalten“

Die Begriffe „Netzdienlichkeit“ bzw. „netzdienliches Verhalten“ beziehen sich sowohl auf die Nachfrage, also die eigene Stromentnahme aus dem öffentlichen Netz, als auch auf das Angebot, also die Einspeisung von eigenem Solar- oder Windstrom in das öffentliche Netz. Als netzdienlich wird in diesem Zusammenhang ein solches Verhalten bezeichnet, welches einem drohenden Ungleichgewicht von Angebot und Nachfrage zeitlich und örtlich genau entgegenläuft, somit ausgleichend wirkt und das Netz dadurch entlastet und stabilisiert. Man kann hier nach passiv und aktiv netzdienlichem Verhalten unterscheiden, je nach dem, ob man ein drohendes Ungleichgewicht zumindest nicht verstärkt (passiv netzdienlich) oder ob man durch entsprechendes Verhalten dem Ungleichgewicht explizit entgegenwirkt (aktiv netzdienlich). Bezogen auf ein eigenes Haus mit z.B. Wärmepumpe, E-Auto und sonstigen Verbrauchern (Nachfrage) sowie einer Solarstrom-Anlage, die auch in das Netz einspeisen kann (Angebot), hat netzdienliches Verhalten zwei mögliche Ausprägungen.

Fall 1: Das Strom(über-)angebot im Netz ist hoch, die Nachfrage normal oder gering.
Passiv netzdienlich ist es, eigenen Solar- oder Windstrom jetzt nicht einzuspeisen, um dem Überangebot nicht noch mehr hinzuzufügen. Ideal und damit aktiv netzdienlich wäre es, durch große Verbraucher jetzt zusätzlichen Bedarf zu generieren und Strom aus dem Netz zu beziehen.

Fall 2: Das Stromangebot im Netz ist normal oder niedrig, die Nachfrage hoch.
Passiv netzdienlich ist es, jetzt keinen Strom aus dem Netz zu beziehen, um den Mangel nicht zu vergrößern. Ideal und damit aktiv netzdienlich wäre es, jetzt selbst Strom in das Netz einzuspeisen und damit zusätzliches Angebot zu generieren.

In beiden Fällen ist absehbar, dass aktive Netzdienlichkeit jeweils nur mit Zusatzaufwand realisierbar ist. Selbst passive Netzdienlichkeit funktioniert realistisch nicht von alleine, ist aber, sofern man seine Solarstrom-Anlage zur Optimierung des Eigenverbrauchs mit einem ausreichend großen Speicher-Akku betreibt, zumindest für den Fall 2 quasi inbegriffen. Für den Fall 1 gilt dies nur in Ausnahmefällen, z.B. wenn man die eigene Stromproduktion dann abschaltet, was jedoch spezifische Nachteile mit sich bringt.