Der Ausbau der erneuerbaren Energien und damit ein schnell wachsender Anteil schwankender Strommengen in der Erzeugung stellt die Akteure der Energiewende vor erhebliche Herausforderungen. Stromnetze sicher zu betreiben, optimal auszulasten und gleichzeitig den oftmals wetterabhängig erzeugten erneuerbaren Strom möglichst weitgehend zu nutzen - statt Anlagen abzuregeln - ist eine davon. Allein im Jahre 2017 wurden in den ostdeutschen Flächenländern, Berlin und Hamburg aus Netzstabilitätsgründen erneuerbare Stromerzeugungsanlagen im Umfang von 641 Gigawattstunden abgeregelt – mit dieser Energiemenge hätte man, rein rechnerisch, die Stadt Berlin für zwei Wochen komplett mit Strom versorgen oder den Strombedarf der Berliner U-Bahn für rund zwei Jahre decken können. „Nutzen statt abregeln“, daran arbeiten seit zwei Jahren über 70 Partner aus ganz Ostdeutschland im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt „WindNODE – Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands“ zusammen.
Ein zentraler WindNODE-Baustein – die Flexibilitätsplattform – startet heute nach nunmehr fast zweijähriger Entwicklungsarbeit in den Testbetrieb. Von ihr sollen Netzbetreiber, Erzeuger, Händler, Verbraucher und Speicheranbieter gleichermaßen profitieren. Anbieter zum Beispiel werden eine Vergütung für bislang ungenutzte Flexibilität bei Stromverbrauch oder –erzeugung vom Netzbetreiber erhalten. Der Stromkunde wiederum profitiert, weil die Vergütung, die der Anbieter erhält, in der Summe günstiger sein wird als die heute fällige Entschädigung beim Abregeln von Erneuerbare-Energie-Anlagen, die der Netzbetreiber zu zahlen hat. Dies wirkt sich preisdämpfend auf die Netzentgelte aus, wovon Verbraucher profitieren. Zudem wird insgesamt mehr Strom aus erneuerbaren Quellen genutzt und somit ein Beitrag zur CO2-Reduktion geleistet.
Für die beteiligten Netzbetreiber 50Hertz, Stromnetz Berlin, Wemag, ENSO NETZ und e.dis schafft die neue Plattform eine digitale Lösung, um die Effizienz der netzstabilisierenden Maßnahmen (sogenannte Engpassbewirtschaftung) in ihren Netzen deutlich zu steigern. Sie fördert zudem die notwendige und koordinierte Zusammenarbeit zwischen den Netzbetreibern im Interesse einer sicheren Stromversorgung.
WindNODE-Flexibilitätsplattform – wichtiges Steuerungselement für Netzbetreiber
Anbieter flexibler Erzeugung oder Abnahme von Strom können sich auf der Plattform registrieren. Sobald sie hier präqualifiziert sind, können sie Angebote mit einem jeweiligen regionalen Bezug abgeben. Hierbei sind sowohl Folgetagsangebote („day-ahead“) wie auch Angebote für den gleichen Tag („intra-day“) möglich. Die Netzbetreiber können die jeweils kostengünstigsten regional passenden Gebote annehmen, wenn sie die „Fahrpläne“ (also Einspeisungs- und Nachfragepläne von Stromerzeugern und -nutzern) für ihr Netzgebiet erstellen und dabei entstehende Engpässe im Stromnetz sichtbar werden. Verteilungsnetzbetreiber und der Übertragungsnetzbetreiber stimmen sich dabei ab. Es soll so gelingen, Dynamiken bei der Lastverteilung von erneuerbaren, insbesondere wetterabhängig volatilen Erzeugungsmengen zu managen und optimal in das System zu integrieren.
Beispiel: Immer wieder kommt es vor, dass Nord-Süd-Leitungen im Übertragungsnetz bei sehr gutem Windangebot in Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg überlastet werden, so dass nicht der gesamte verfügbare Grünstrom transportiert werden kann und einzelne Windkraftanlagen abgeregelt werden müssen. Hierfür fallen Entschädigungszahlungen an die betreffenden Betreiber der Windkraftanlagen an, die letztlich über die Netzentgelte von allen Stromkunden zu tragen sind. Ziel der Flexibilitätsplattform ist es, durch Zu- oder Abschaltung flexibler Lasten (beispielsweise Anlagen aus der industriellen Produktion oder Kühlanlagen in Lagerhäusern) den Stromverbrauch an geeigneten Netzknotenpunkten so zu beeinflussen, dass Netzengpässe und damit Abregelungen von Windkraftanlagen vermieden werden und eine maximale Nutzung von Grünstrom erfolgt.
Dr. Dirk Biermann, Geschäftsführer Märkte und Systembetrieb bei 50Hertz, betont aus Sicht des Übertragungsnetzbetreibers: „Mit der Koalitionsvereinbarung, bis 2030 den Anteil der Erneuerbaren am Stromverbrauch auf 65 Prozent zu erhöhen, hat die Bundesregierung ein sehr ambitioniertes Ziel formuliert. Ohne zusätzlichen Netzausbau und eine noch effizientere Nutzung des Bestandsnetzes wird es nicht gehen. Kurz gesagt: Das 65 Prozent-Ziel bis 2030 ist ohne Netzausbau nicht erreichbar – nur mit Netzausbau aber auch nicht. Hinzukommen muss der Einstieg in Power-to-X-Anwendungen und die systematische Nutzung von Flexibilitäten. Deshalb kommt die WindNODE-Plattform zur rechten Zeit und kann helfen, regenerativ erzeugten ‚Überschussstrom‘ sinnvoll zu nutzen statt abzuregeln. Wichtig hierbei ist der enge Schulterschluss zwischen Übertragungs- und Verteilungsnetzbetreibern – und auch das ist in unserer Region gewährleistet.“
Auch für Stromnetz Berlin-Geschäftsführer Thomas Schäfer als Vertreter der Verteilungsnetzbetreiber ist die neue Plattform ein wichtiger Energiewende-Meilenstein: „In unserer Region ist ein großes Potenzial von erneuerbaren Erzeugungen und flexiblen Lasten vorhanden. Damit deren Integration in das sich ändernde elektrische System gelingt, sind sowohl technische Lösungen wie Smart Grid-Technologien als auch die marktbasierte Nutzung regionaler Flexibilitäten erforderlich. Das setzt die Flexibilitätsplattform um und unterstützt uns Verteilungsnetzbetreiber somit in der Gewährleistung der Versorgungssicherheit unserer Netzkunden.“
Vorteile für viele Marktteilnehmer und Akteure
Wie sich die Flexibilitätsplattform für ganz unterschiedliche Nutzungsstrategien und Anlagetypen eignet und sich dabei Synergien und Vorteile für verschiedene Marktteilnehmer ergeben, erläutern Vertreter von Siemens Deutschland, energy2market und der Schwarz-Gruppe.Siemens zum Beispiel schafft die Voraussetzungen für flexibles Lastmanagement im industriellen Bereich und trägt damit zur Etablierung eines regionalen Flexibilitätsmarktes bei. Der Strombedarf von thermischen, mechanischen und elektrochemischen Produktions- und produktionsbegleitenden Prozessen in vier Berliner Siemens-Werken wurde im Detail auf flexible Lasten hin analysiert, die künftig prognostiziert und per Flexibilitätsplattform zur Verfügung gestellt werden könnten. Zehn Prozesse mit einer Leistung von jeweils rund 50 Kilo- bis ca. 4 Megawatt kommen derzeit für eine Flexibilisierung in Frage. Aufbauend auf den Untersuchungen wird eine Mindspherebasierte Applikation entwickelt, die einen nach Gesamtkosten optimierten Produktionsplan errechnet und eine Entscheidungshilfe zum optimalen Einsatz der flexiblen Lasten gibt. In die Untersuchungen einbezogen sind die Berliner Siemens-Standorte Gasturbinenwerk, Schaltgerätewerk, Dynamowerk und Messgerätewerk.
Der Projektpartner Energy2market (e2m) ist Vermarkter von Energie und Flexibilität aus dezentralen Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen, welche im eigenen virtuellen Kraftwerk gebündelt sind. Im Projekt WindNODE sieht der Aggregator die Möglichkeit, dezentrale Flexibilität in noch größerem Maße volkswirtschaftlich sinnvoll zu nutzen und damit die Praxis der Abregelung regenerativer Energien zu vermindern. Als potentieller Anbieter auf der Flexibilitätsplattform bringt e2m seine Erfahrungen als Bereitsteller von Systemdienstleistungen ein und beteiligt sich an der Definition der Prozesse sowie an der Diskussion um die Anpassung der regulatorischen Rahmenbedingungen. Für den Anbieter ist die regionale Vermarktung von Flexibilität zudem eine interessante Ergänzung seines Leistungsspektrums.
Auch die Schwarz Gruppe beteiligt sich mit den Handelssparten Lidl und Kaufland am Projekt. Das Handelsunternehmen stellt durch seine Filialen und Logistikzentren Speicherkapazitäten für erneuerbare Energien für die Netzstabilität auf der Flexibilitätsplattform zur Verfügung. So können Kühltruhen bei verfügbarer Energie aus Wind und Sonne stärker gekühlt werden oder Flurförderfahrzeuge über Nacht zeitlich angepasst geladen werden. Mit über 3.800 Filialen und Märkten von Lidl und Kaufland in Deutschland und rund 50 Logistikstandorten können Erfolge aus dem Projekt schnell skaliert werden.
