Erbringung von Regelenergie aus erneuerbaren Quellen

von Hanna Naoumis, 
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Der Use Case 4 des Energiewende-Großprojektes NEW 4.0

Die Norddeutsche EnergieWende denkt groß. Das Projekt NEW 4.0 will mit konkreten Anwendungen in der Wirtschaft – den so genannten Use Cases - Lösungen für viele Herausforderungen der Energiewende entwickeln. Die insgesamt sechs Anwendungsfälle in NEW 4.0 sollen zeigen, dass ein effizienter und sicherer Netzbetrieb auch bei hohen Anteilen erneuerbaren Energien möglich ist.

Während der Strommarkt in der Vergangenheit von großen, zentralen Versorgern mit regelbaren Kraftwerken geprägt war, treten mehr und mehr dezentrale Energieerzeugungsanlagen in den Markt. Dass auch die Stromverbraucher eine wichtige Rolle im zukünftigen Energiesystem einnehmen, ist vielen weniger bewusst. Zudem können Erneuerbare bereits deutlich mehr Verantwortung für die Versorgungssicherheit übernehmen und schrittweise die Aufgaben der fossilen Kraftwerke übernehmen. Der Use Case 4 des NEW 4.0-Konsoritums beschäftigt sich daher mit der Bereitstellung von Regelenergie durch dezentrale fluktuierende Erneuerbare-Energien-Erzeuger und beleuchtet zudem den Fall des flexiblen Lastmanagements.

Regelenergie aus Erneuerbaren-Energien-Erzeugern

Dass immer mehr Erneuerbare-Energien-Anlagen an das Stromnetz angeschlossen werden, ist ein Muss auf dem Weg hin zu einer CO2-neutralen Energieversorgung. Dieser Zubau wetterabhängiger Erzeugungsanlagen hat zur Folge, dass auf der Seite der Einspeisung, die Schwankungen im Stromnetz zunehmen. Da Wetteränderungen kurzfristig und mit starken Veränderungen für die Erzeugung auftreten können, kann es Abweichungen zur prognostizierten Energie-Produktion geben. Auf der Verbraucherseite können Unterschiede zwischen dem prognostizierten und dem tatsächlichem Strombezug von Haushalten, Gewerbe und Industrie zu Handlungsbedarf im Netzbetrieb führen.

Die Übertragungsnetzbetreiber sind für die Netzfrequenzhaltung, also dem Gleichgewicht zwischen Einspeisung und Abnahme, zuständig und greifen in den oben genannten Situationen zur Stabilisierung des Stromnetzes auf die Regelenergie, auch Regelleistung genannt, zurück. Diese „Reserve“ gleicht die Schwankungen im Stromnetz innerhalb von Sekunden ("Primärreserve"), fünf Minuten ("Sekundärreserve") oder Viertelstunden ("Minutenreserve") aus. (vgl. https://www.regelleistung.net)

Flexible Lasten und Regelenergie

Regelenergie kann dabei nicht nur von Stromproduzenten, sondern auch von Stromverbrauchern und Stromspeichern erbracht werden. Interessant ist, dass es nicht nur eine kurzfristige Nachfrage nach Energie, sondern auch ein Überangebot von dieser geben kann. Hier kommt die „negative Regelenergie“ ins Spiel, die u.a. von der Industrie in Form von flexiblen Lasten erbracht werden kann. Im Fall eines Überangebotes ist im Gegensatz zur „positiven Regelenergie“ nicht eine zusätzliche Bereitstellung von Einspeiseleistung gefragt, sondern eine Reduzierung durch Speicherung, Herunterregelung von Kraftwerken oder eine Steigerung des Stromverbrauchs, beispielsweise durch gewerbliche oder industrielle Abnehmer.

Ziele und Chancen

Der Use Case möchte zeigen, dass Regelenergie auch durch dezentrale, fluktuierende Erneuerbare-Energien-Erzeuger erbracht werden und am etablierten Regelenergie-Markt angeboten werden kann. Hierbei sollen Potentiale und Hürden für die Erbringung von negativer Regelenergie, insbesondere durch Windkraftanlagen, aufgezeigt werden. 

Konkret wird es mit einem Feldtest, bei dem negative Minutenreserve (MRL) aus Windenergieanlagen erbracht wird.

Aktuelle Hürde: Die Präqualifikations-Anforderungen

Zunächst müssen Erneuerbare das was sie bereits leisten können auch leisten dürfen. Die hierfür notwendige Eignungsprüfung ist auf eine veraltete, zentrale Kraftwerksstruktur mit konventioneller Kraftwerkstechnik ausgelegt. Für neue, vergleichsweise kleinere, dezentrale Akteure aus dem Bereich erneuerbare Energien wird es damit erheblich schwerer in den Markt einzutreten. Erste Entwürfe für die so genannten Präqualifikations-Anforderungen an Windkraftanlagen zur Minutenreserveleistung gibt es bereits seit Anfang 2016. Dennoch leisten Windenergieanlagen seitdem keinen nennenswerten Beitrag zur Regelenergieerbringung.

Die Bereitstellung und tatsächliche Erbringung von Regelenergie auf den etablierten Systemdienstleistungs-Märkten wird von den Übertragungsnetzbetreibern vergütet. Die Erlöse bilden sich in einem transpatenten Angebots- und Zuschlagsverfahren. In den letzten Jahren sind die Erlösmöglichkeiten, insbesondere für die Produkte Minutenreserve und Sekundärreserve, deutlich zurückgegangen. Dies ist u.a. darauf zurückzuführen, dass ein gesteigertes Angebot von neuen Akteuren (z.B. regelbare erneuerbare Energien) auf eine nahezu gleichbleibende Nachfrage trifft.

Durch die Erprobung der Präqualifikations-Anforderungen auf die spezifischen Gegebenheiten von Erneuerbare-Energien-Anlagen und flexiblen Verbrauchern sollen die Optimierungspunkte identifiziert werden, wodurch Eintrittsbarrieren gesenkt und eine Teilnahme der Anlagen am Regelleistungsmarkt im Idealfall wirtschaftlich attraktiv gestaltet wird. Eine wesentliche Rolle wird voraussichtlich den Vorgaben zur Bündelung bzw. zum Pooling von Anbietern zukommen. Das Pooling von Windenergieanlagen ermöglicht nämlich die flexiblere Bereitstellung von mehr Regelleistung im Vergleich zu Einzelanlagen und bietet zudem Kosteneinsparpotentiale.

Erste Ergebnisse der Live-Test

Der Fokus der Erbringung von Regelenergie in diesem Anwendungsfall liegt auf dem tatsächlichen, technischen „Durchfahren“ eines typischen MRL-Abrufs mit einem Portfolio von Windenergieanlagen.

Die Aktivierung, Überwachung und Regelung des Abrufs erfolgt über das Erneuerbare Energien Kraftwerk (EEKW) der Erneuerbaren-Unternehmensgruppe ARGE Netz. Gemeinsam mit dem zuständigen Übertragungsnetzbetreiber Tennet TSO GmbH ist ein gemeinsames Monitoring der Erbringung der tatsächlichen MRL-Prozesse für das vierte Quartal 2019 geplant. Der Use Case soll zeigen, dass auch Windkraftanlagen, als fluktuierende Erzeuger, Verantwortung im zukünftigen Energiesystem übernehmen können und ein weiterer Schritt zur Dekarbonisierung des Gesamtsystems vollzogen werden kann.

Auch andere NEW 4.0-Partner können an dem Feldtest teilnehmen und so von der Erprobung im Rahmen des Innovationsprojektes profitieren. In dem Feldtest würden Ihre Technologien hinsichtlich konkreter Marktpotenziale analysiert und getestet werden. Zudem können aktiv konkrete Vorschläge für verbesserte Markt- und Rahmenbedingungen für Regelenergie aus dezentralen, erneuerbaren Erzeugungstechnologien erarbeitet und formuliert werden. Gegebenenfalls ergeben sich durch das intensive Befassen mit den Marktbedingungen und dem Austausch mit weiteren Projektpartnern bereits neue Vermarktungschancen und Erlöspotenziale für einzelne Technologien.

Über die Autorin

Profilbild zu: Hanna Naoumis

Seit Anfang 2017 arbeite ich als B2B-Marketing Managerin von NEW 4.0 im Cluster EEHH. Ob auf dieser Webseite, bei Twitter, via Xing, auf Fachveranstaltungen und Messen - jeden Tag kann ich über das reden und schreiben, was mich am meisten interessiert: Die Entwicklung von innovativen Lösungen zum Voranbringen der Energiewende, des Klimaschutzes und damit einer nachhaltigen Entwicklung unserer Gesellschaft.

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