Die Flexibilitätsherausforderung

2050 will Deutschland 80 % seines Energieverbrauchs durch erneuerbare Energien decken. Wind und Sonne werden das Rückgrat des künftigen Stromsystems bilden, in Deutschland und in anderen Ländern. Doch ihre Produktion ist wetterabhängig und ihre Einspeisung großen Schwankungen unterworfen.(1)

AgoraDie Abbildung zeigt den enorm wachsenden Bedarf an Flexibilität am Beispiel Deutschlands (2): Die rote Kurve zeigt den Strombedarf über je eine Woche des Jahres 2022, dem Jahr der Abschaltung der letzten Atomkraftwerke. Die farbigen Felder zeigen die Produktion aus Erneuerbaren. Grau ist der Bedarf, der nicht mit Erneuerbaren aus Deutschland gedeckt werden kann.

Die Augustwoche zeigt beispielhaft für viele ähnliche Wochen, dass Erneuerbare schon 2022 an vielen Tagen stundenweise um die 100 % des Strombedarfes decken. In anderen Stunden, z.T. über Wochen, braucht es dagegen hohe Mengen Strom aus anderen Energiequellen, anderen Ländern, aus Speichern oder Nachfragesteuerung.

Die Bereitstellung ausreichender und bezahlbarer Flexibilitätsoptionen für ein stabiles Stromsystem wird damit zu einer zentralen Herausforderung für die Energiepolitik und -wirtschaft.

Die vier Antworten auf die Herausforderung

Flexible Erzeugung, d. h. Kraftwerke, die ihre Produktion an den Bedarf anpassen können. Trotz aktuell gegenläufiger Entwicklung werden flexible Gaskraftwerke mittelfristig von der Energiewende profitieren, während unflexible Kohle- und Atomkraftwerke mit hohen Anteilen Erneuerbarer schwer kompatibel sind. Weil fossile Kraftwerke klimaschädlich sind, sollte ihr Einsatz auf ein Minimum beschränkt werden. Den flexiblen Erneuerbaren Wasserkraft und Biomasse kommt damit eine besondere Rolle zu. Norwegen und seine skandinavischen Nachbarn haben dafür die besten Voraussetzungen.

Nachfragesteuerung, d. h. die Anpassung der Nachfrage an die aktuelle Produktion ist oft eine günstige und umweltschonende Methode. Hier gibt es ein großes Potential für die Verschiebung um Minuten oder Stunden, aber kaum über Tage oder Wochen.

Netzausbau und Marktintegration ermöglichen mehr Flexibilität durch Ausgleich und eröffnen Handelsoptionen. Norwegen mit seinen hohen Anteilen flexibler Wasserkraft ist ein idealer Partner für Länder wie Deutschland mit stark wachsenden fluktuierenden Erneuerbaren wie Wind und Sonne.

Speicher: Verschiedene Speichertechnologien wie Batterien, Power-to-Gas, Druckspeicher werden (weiter) entwickelt. Noch sind die Kosten hoch und manche Technologien nicht im großen Maß- stab einsetzbar. Die höchste Effizienz haben noch immer Wasserspeicher.(3)

Die Übergänge zwischen den Optionen sind teilweise fließend. Für die benötigte Flexibilität wird es einen breiten Mix brauchen: Es gilt, regionale Lösungen zu entwickeln, ohne den Blick über den nationalen Gartenzaun zu vergessen. Die Energiewende braucht die Weiterentwicklung neuer Technologien. Um die Kosten bezahlbar zu halten, sollten wirtschaftlich günstige, umweltverträgliche und technisch entwickelte Optionen wie der Ausgleich über Norwegens flexible Wasserkraft ebenfalls Teil der Lösung sein.

SpeicherkapazitätenDank guter natürlicher Voraussetzungen und seinen bisherigen Investitionen verfügt Norwegen über die Hälfte der gesamten europäischen Speicherkapazitäten. Während die Ausbaupotentiale in Mitteleuropa gering sind, können die norwegischen Kapazitäten durch Modernisierung, Umbau und der Akzeptanz stärkerer Wasserpegelschwankungen um 20 % erhöht werden, ohne neue Staudämme zu bauen.(4)

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(1) Szenario Bundesregierung, Beschluss wurde fraktionsübergreifend gefasst, einige Fraktionen stehen zudem für höhere Ziele ein.

(2) Die Grafik zeigt eine stundenweise Modellierung von Stromnachfrage und – produktion für das Jahr 2022. Wetterdaten und Nachfrage basieren auf Daten von 2011. Grundlage für die Kapazitäten der Erneuerbaren ist das Leitszenario der Bundesnetzagentur für den Netzentwicklungsplan. Die Modellierungen für alle 52 Wochen sind erhältlich unter www.agora-energiewende.de

(3) Prognos/Weltenergierat (2012): „Bedeutung der internationalen Wasserkraft-Speicherung für die Energiewende“, S. 18 und RWTH Aachen/SEFEP (2012): „Technologischer Überblick zur Speicherung von Elektrizität“.

(4) Eivind Solvang, Atle Harby und Ånund Killingtveit (2012): „Increasing Balance Power Capacity in Norwegian Hydroelectric Power Stations: A Preliminary Study of Specific Cases in Southern Norway,“ SINTEF TR A7195; und NVE (2011): „Økt installasjon i eksisterende vannkraftverk, Potensial og kostnader“, NVE rapport 10-2011.