Informationen zur Untersuchung
Regenerative Energieträger zur Sicherung der Grundlast in der Stromversorgung
– Beitrag, Perspektiven, Investitionen –
Hintergrund, zentrale Aspekte des Themas
Der Ausbau der Stromerzeugung aus regenerativen Energien ist ein zentraler Bestandteil der deutschen Energie- und Klimapolitik. Der Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch soll bis zum Jahre 2020 auf 25 bis 30 % steigen und auch danach kontinuierlich weiter wachsen. Ein Großteil des Ausbaus der regenerativen Energien wird auf Basis von Technologien mit fluktuierender Einspeisung erfolgen. Dazu zählen insbesondere die Windenergie, aber zunehmend auch die solare Stromerzeugung. Durch den stark ansteigenden Anteil fluktuierender Einspeisung verändern sich die Anforderungen an die Stromversorgung sowie deren Struktur nachdrücklich.
Als Grundlast wird diejenige Stromnachfrage bezeichnet, die im Tagesgang nicht unterschritten wird. Die Grundlast wird durch Kraftwerke gedeckt, die Strom zu niedrigen variablen Kosten erzeugen und die (meist) nur schwer zu regeln sind. In Deutschland sind dies derzeit vor allem Laufwasser-, Kernenergie- sowie Braunkohleanlagen.
In diesem Zusammenhang wird auch über den Beitrag nachgedacht, den erneuerbare Energien (über die Wasserkraft hinaus) zur Sicherung der Grundlast leisten können. Ein zentraler Begriff in der Diskussion ist die sogenannte »gesicherte Leistung«. Sie beschreibt den Beitrag, den eine Technologie – konventionell oder erneuerbar – mit einer bestimmten Sicherheit zur Deckung der Stromnachfrage beitragen kann.
Während die Windenergie und vor allem die Photovoltaik (PV) für sich genommen nur eine geringe gesicherte Leistung aufweisen, liegt sie bei Biomasse, Wasserkraft und Geothermie im Bereich vergleichbarer Anlagen des konventionellen Energiesystems. Werden die verschiedenen regenerativen Stromerzeugungstechnologien als Verbund betrachtet, fällt die gesicherte Leistung insgesamt höher aus, weil es z.B. zwischen PV und Windenergie zu Ausgleichseffekten kommt.
Die gesicherte Leistung allein sagt jedoch nur wenig aus über die Frage, wie gut die Stromnachfrage durch erneuerbare Energien gedeckt werden kann und welcher Kraftwerkspark zur Deckung der Nachfrage vorgehalten werden muss. Insofern muss bei der Betrachtung des Beitrags erneuerbarer Energien zu Sicherung der Grundlast auch der Lastgang der Nachfrage mit einbezogen werden. Aus der Differenz von erneuerbarer Erzeugung und Nachfrage ergibt sich die Last, die durch konventionelle Kraftwerke gedeckt werden muss. Führt der Ausbau der Erneuerbaren Energien hier zu einer Reduktion des notwendigen Einsatzes von Grundlastkraftwerken kann von einem Beitrag zur Reduktion der Grundlast gesprochen werden.
Im Zuge der Diskussion der aktuellen Novelle des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) wurde diesem Thema erhebliche Bedeutung beigemessen. Ein wichtiges Ziel für die Weiterentwicklung des EEG ist es, Anreize zu schaffen, dass die erneuerbare Erzeugung sich dort, wo es möglich und ökonomisch sinnvoll ist, mit ihrer Einspeisung am aktuellen Strombedarf orientiert. In der EEG-Novelle angelegte Verordnungsermächtigung für eine verbesserte Marktintegration und die Schaffung eines Integrationsbonus unterstreicht die Bedeutung des Themas.
Ziel und Vorgehensweise
Der Themenkomplex »Grundlast« ist seiner Natur nach einer isolierten Betrachtungsweise nicht zugänglich, sondern muss in eine Gesamtbetrachtung der Struktur der Stromerzeugung (Kraftwerkspark, ökonomische und ökologische Determinanten des Kraftwerkseinsatzes, »virtuelle Kraftwerke«, Investitionsentscheidungen etc.) sowie der Nachfrage nach Strom (z.B. Lastmanagement, Maßnahmen zur Energieeinsparung und rationellen Energieverwendung), eingebettet werden.
Zur Behandlung dieser Fragestellungen bedarf es einer Methodik, welche sowohl den kurzfristigen Kraftwerkseinsatz im Stundenintervall als auch die langfristigen Investitionsentscheidungen im Energiemarkt abdeckt. Insbesondere ist die Betrachtung der Auswirkungen verschiedener Szenarien künftiger Investitionspfade im Bereich der erneuerbaren Energien auf den Strommarkt und den kurzfristigen Kraftwerkseinsatz von Bedeutung.
Daher erscheint es notwendig, neben der Auswertung der existierenden Literatur auch eigene modellgestützte Untersuchungen zu Szenarien der zukünftigen Stromversorgung durchzuführen.
Insgesamt sind folgende Arbeitsschritte geplant:
- Zusammenstellung und vergleichende Analyse der Ergebnisse bisheriger wissenschaftlicher Forschung;
- modellgestützte Analysen zur Entwicklung der Stromnachfrage und der Bedarfsdeckung im bestehenden und zukünftigen Stromversorgungssystem;
- Untersuchung des gegenwärtigen bzw. zu erwartenden Beitrags der regenerativen Energien zur Sicherung der Grundlast in der Stromversorgung;
- Analyse der verbesserten Systemintegration durch Investitionen im Bereich der erneuerbaren Energien, des Netzausbaus, bei Speichertechnologien und im übrigen Stromsektor;
- Ableitung von Anforderungen für das zukünftige Stromversorgungssystem;
- Überblick über neue bzw. fortschrittliche Technologien, die diesen Anforderungen in Zukunft gerecht werden können;
- Identifizierung von Optionen, wie bei ambitionierten Ausbauzielen für erneuerbare Energieträger die Deckung der Grundlast sichergestellt werden kann.