Integration von Wind- und Solarenergie: Flexibles Stromsystem verringert Überschüsse - Wolf-Peter Schill (DIW Wochenbericht, 2013)
Die Umsetzung der Energiewende erfordert einen weiteren Ausbau von Windkraft und Photovoltaik in Deutschland. Die Stromerzeugungsmöglichkeiten beider Technologien schwanken stark je nach Wetterlage, Tages- und Jahreszeit. So kann es dazu kommen, dass temporär mehr Strom produziert wird, als zu diesem Zeitpunkt verbraucht werden kann. Das DIW Berlin hat anhand ausgewählter Zukunftsszenarien untersucht, wie groß diese Überschüsse sein werden, und wie mit ihnen umgegangen werden sollte. Die Simulationen zeigen, dass eine Flexibilisierung des Stromsystems die Entstehung von Überschüssen deutlich verringert. Derzeit bleiben viele Kraftwerke aus technischen, ökonomischen und systembedingten Gründen auch in Schwachlastphasen am Netz. Durch die Abschaffung dieses Must-Run-Sockels und eine flexible Biomasseverstromung könnte der Stromüberschuss aus Wind- und Solarenergie im Jahr 2032 von über 18 Prozent auf unter zwei Prozent der möglichen Jahreserzeugung gesenkt werden. Die Flexibilisierung des Kraftwerksbetriebs sollte daher ein wichtiges Ziel der deutschen Energiepolitik sein. Darüber hinaus ließe sich das System durch den Export von Stromüberschüssen und andere Maßnahmen weiter flexibilisieren. Eine Aufnahme der gesamten verbleibenden Überschüsse durch zusätzliche Speicher ist jedoch ökonomisch nicht sinnvoll. Stattdessen können die größten Erzeugungsspitzen abgeregelt werden. Die Mengen wären in einem flexiblen System relativ gering: Im Jahr 2032 müssten nicht einmal zwei Prozent der potenziellen Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie verworfen werden. Mittel- und langfristig werden verschiedene Energiespeicher nicht nur zur Aufnahme von Überschüssen, sondern auch zur Spitzenlastdeckung, zur Flexibilisierung der thermischen Stromerzeugung und zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen benötigt. Dazu gehören nicht nur Stromspeicher, sondern auch Wärme- und Gasspeicher. Aus energiepolitischer Sicht ist daher die weitere Förderung von Forschung und Entwicklung in diesen Bereichen geboten. – – The implementation of the energy transition in Germany requires the further expansion of wind and solar power. With both of these technologies, electricity generation is subject to strong seasonal and weather-related variations. In consequence, temporary situations may arise where more power is generated than can be consumed at that point in time. In the present study, DIW Berlin uses selected future scenarios to estimate the potential scale of these surpluses and to examine how they should be tackled. The aforementioned simulations indicate that increasing the flexibility of the energy system can drastically reduce the occurrence of surpluses. Currently, many power plants remain producing even in situations of low demand due to technical, economic and systemic reasons. If this must run requirement of conventional power plants is abandoned, and if power generated by biomass is tailored to demand, it would be possible to reduce the forecast power surplus from wind and solar energy for 2032 from over 18 percent to less than two percent of their potential annual production. The more flexible operation of Germany's fleet of power stations should, therefore, be an important aim for the country's energy policy. Exporting power surpluses or using them in heating or demand-side measures will further increase system flexibility. Power storage devices can absorb some of the remaining surplus. Storage of all surplus power might not be economically viable. If storage capacity is merely constructed to capture such surplus, then it would be more cost efficient to curtail some of the peak renewable energy production. The size of the surplus that would need to be curtailed is in fact relatively small: based on a flexible system, in 2032, only less than two percent of potential power generated by wind and solar energy would need to be discarded. In the medium and long term, various forms of energy storage will be required, not only to absorb surpluses, but also to cover peak load periods, to improve the flexibility of thermal electricity production, and to supply frequency control and other ancillary services. Apart from electricity storage devices, these can also comprise thermal energy and gas storage systems. From an energy policy perspective, therefore, it is advisable to continue support for research and development in these areas.
Keywords: Q40; Q42; Q48; 330; renewable energy; residual load; power storage; Germany