Bei der Flexibilität im Energiesektor geht es um mehr als nur um die Reaktion auf Preisschwankungen auf dem Energiemarkt: Es geht um die Optimierung von Kosten, die Unterstützung der Netzstabilität und die Ermöglichung eines nachhaltigen Energiesystems. Doch heute konzentrieren sich die meisten Diskussionen nur auf die sichtbare Spitze des Eisbergs: Spotpreisoptimierung und Frequenzregulierungsdienste. Diese Mechanismen bieten zwar unmittelbare Vorteile, kratzen aber kaum an der Oberfläche dessen, was möglich ist. Die wahren Chancen liegen unter der Oberfläche.
Die Spitze des Eisbergs: Spotpreise und Frequenzmärkte
Einige intelligente Stromhändler haben gezeigt, wie eine energiepreisbasierte Flexibilität, die direkt auf die Marktpreise reagiert, den Verbrauchern hilft, ihren Verbrauch auf günstigere Zeiten zu verlagern und ihre Energierechnungen zu senken.
Allerdings senkt die energiepreisbedingte Flexibilität nicht per se die Netzkosten, sondern sorgt lediglich für eine Umverteilung der Nachfrage, um der aktuellen Erzeugungskapazität gerecht zu werden. Stellen Sie sich einen windigen Wintertag vor. Die Wasserkraftreserven sind voll. Der Strompreis sinkt auf ein sehr niedriges Niveau, und die Spotpreisoptimierung entscheidet, dass dies ein guter Zeitpunkt ist, um alle Elektrofahrzeuge in einer Straße mit voller Geschwindigkeit aufzuladen. Da aber die Wärmepumpen der Häuser bereits laufen, um eine angenehme Temperatur zu halten, führt die gleichzeitige Ladung der Elektrofahrzeuge zu einer Überlastung der Netzinfrastruktur. Energiepreisverfall und Netzkapazität gehen nicht immer Hand in Hand.
Um das volle Potenzial der Energieoptimierung auszuschöpfen, müssen wir über die Spotpreise hinausgehen und Anreize schaffen, wie z. B. Flexibilitätstarife, die die Nutzer dazu ermutigen, ihre Leistungen direkt in das lokale Netz einzuspeisen. Dadurch könnten die Kosten für alle Verbraucher erheblich gesenkt werden, auch für diejenigen, die über keine flexiblen Ressourcen verfügen, wodurch sich ihre Einsparungen verdreifachen könnten.
Da erneuerbare Energiequellen herkömmliche Kraftwerke ersetzen, wird die Aufrechterhaltung der Netzfrequenzstabilität immer schwieriger. Die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) sind weltweit gezwungen, häufig einzugreifen, um Ungleichgewichte zu verwalten, was die Kosten in die Höhe treibt. Als Reaktion darauf haben viele Unternehmen diese Chance genutzt, indem sie Batteriespeicher für den Frequenzhandel eingesetzt haben, was zu einer Phase schnellen Wachstums und hoher Renditen geführt hat. Einzelhandelsprogramme, die Netzprämien anbieten, bündeln bereits Flotten von E-Fahrzeugen, um Frequenzdienstleistungen zu erbringen und so das Netz zu stabilisieren und gleichzeitig Einnahmen zu erzielen.
Es ist klar, dass die Frequenzmärkte ihren Zweck erfüllen und die Entwicklung flexibler Ressourcen gefördert haben. Da der Markt jedoch gesättigt ist, geht diese Ära der hohen Renditen dramatisch zu Ende. Jetzt ist es an der Zeit, den Schwerpunkt auf die Erforschung neuer Wertschöpfungsströme zu verlagern, bei denen flexible Ressourcen ihren Beitrag zur Gewährleistung der langfristigen Netzstabilität und -zuverlässigkeit leisten können. Diese Märkte waren zwar die erste Grenze der Flexibilität, aber sie sind nur die Spitze des Eisbergs. Die wahren Chancen und Voraussetzungen für eine erfolgreiche Energiewende liegen unter der Oberfläche.
Die verborgenen Tiefen: Überlastung der Netze und steigende Kosten
Die Integration erneuerbarer Energien und die Elektrifizierung setzen das Netz unter Druck, verzögern Projekte und gefährden die Netzstabilität. Ein großer Teil der Energiewende findet im Bereich der Nieder- und Mittelspannungsnetze statt. Die Verteilernetzbetreiber (VNB) sehen sich mit einer völlig neuen Realität konfrontiert, die eine Umstellung der Planung und des Betriebs ihrer Netze erfordert. Die von den Übertragungsnetzbetreibern zur Optimierung des Systems verwendeten Werkzeuge standen bisher auf der Ebene der Verteilernetzbetreiber nicht zur Verfügung. Traditionell war der Netzausbau - der Ausbau der Infrastruktur - die Standardlösung. Aber das hat seinen Preis:
- Die Netzentgelte sind in einigen Märkten bereits um 70 % gestiegen.
- Täglich wird 1 Milliarde Dollar in die Netzinfrastruktur investiert, die sich bis 2030 verdoppeln soll.
- Ohne intelligentere Lösungen könnten die Netzkosten bald höher sein als die Stromkosten selbst.
Die Energiewende erfordert einen grundlegenden Wandel im Netzmanagement. Und dabei erschließen wir Wertschöpfungspotenziale, die bisher ungenutzt waren. Anstatt auf kostspielige Infrastrukturerweiterungen zu setzen, bieten lokale Flexibilitätsressourcen vielfältige Möglichkeiten zur Optimierung. Dies sind nur einige Beispiele:
Staumanagement
- Indem wir die Nachfrage während der Spitzenzeiten reduzieren, können wir den Bedarf an kostspieligen Netzverstärkungen minimieren. Ein kontrolliertes Lastmanagement trägt dazu bei, Stromspitzen zu glätten und vorübergehende Engpässe zu beseitigen.
Spannung Qualität
- Eine Mischung aus hoher Last und lokaler Erzeugung kann zu Spannungsinstabilitäten führen, die das Auslösen von Solarpanels oder Fehlfunktionen von Geräten zur Folge haben. Eine einspeisungsspezifische Flexibilität kann Spannungsschwankungen stabilisieren und die Stromqualität aufrechterhalten.
Reduktion der Kürzungen
- Herkömmliche Bewertungen der Netzkapazitäten schränken die Integration erneuerbarer Energien oft ein, was zu einer unnötigen Drosselung von Solar- und Windenergie führt. Durch die Einführung flexibler Exportgrenzen und intelligenter Kontrollmechanismen können wir die Erzeugung aus erneuerbaren Energien maximieren, ohne das Netz zu überlasten.
Den Eisberg freilegen: Die Zukunft der Netzflexibilität
Um die Netzkosten unter Kontrolle zu halten, müssen wir gleichzeitig den Energieverbrauch und die Netzkapazität optimieren:
- Bei der Energieoptimierung werden Verbrauch, Produktion und Speicherung auf Zeiten mit niedrigen Kosten ausgerichtet, um eine effiziente Energienutzung zu gewährleisten.
- Die Netzkapazitätsoptimierung plant flexible Lasten, um Engpässe zu reduzieren, den Bedarf an kostspieligem Infrastrukturausbau zu minimieren und die Systemeffizienz zu steigern.
Fortschritte in den Bereichen künstliche Intelligenz, digitale Zwillinge und Big-Data-Analytik ermöglichen jetzt eine datengesteuerte Netzoptimierung in Echtzeit. Dieser Wandel ist eine wichtige Voraussetzung für die Skalierung der technischen Lösungen, die den Bedarf an kostspieligen Infrastrukturinvestitionen verringern und gleichzeitig die Effizienz verbessern können. Dazu gehört die Implementierung einer kontinuierlichen Überwachung jedes Knotens im Netz, die ein dynamisches Verständnis seines Betriebs ermöglicht. Darüber hinaus ist die Echtzeitanalyse von entscheidender Bedeutung für die Vorhersage potenzieller Engpässe über Millionen von Knotenpunkten hinweg, um sicherzustellen, dass Netzungleichgewichte aktiv angegangen werden. Um die Netzstabilität weiter zu verbessern, müssen wir auch die sofortige Interaktion mit dezentralen Energieressourcen wie Elektrofahrzeugen, Batterien und Solaranlagen ermöglichen, um rasche Anpassungen zur Beseitigung von Engpässen und zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage zu erreichen. Mit diesen technologischen Voraussetzungen verfügen wir nun über ein leistungsfähiges Instrumentarium an Flexibilitätslösungen:
Flexible Stromtarife sind eine vielversprechende Lösung: Indem sie es den Verbrauchern ermöglichen, flexible Netzkapazitäten zu niedrigeren Tarifen für steuerbare Geräte (EVs, Wärmepumpen, Batterien) zuzuweisen, schaffen sie ein Win-Win-Szenario: niedrigere Kosten für die Verbraucher und ein effizienteres Netz. Im Gegenzug ermöglichen es die Nutzer den DSOs, ihre flexiblen Lasten bei Spitzenbelastungen vorübergehend anzupassen und so lokale Netzüberlastungen zu verhindern.
Lokale Flexibilitätsmärkte sind eine weitere Lösung: Sie können auf effiziente Weise zusätzliche Wertströme für die bereits für die ÜNB-Märkte eingesetzten Ressourcen bereitstellen und es aggregierten kleinen Kundenanlagen ermöglichen, das Gleiche zu tun.
Schließlich bieten flexible Anschlussvereinbarungen eine dritte Option: Anstatt neue Anschlüsse aufgrund von Netzengpässen zu blockieren, können die Verteilernetzbetreiber Vereinbarungen anbieten, bei denen die Verbraucher ihre Last vorübergehend reduzieren oder die Erzeugung drosseln, wenn dies erforderlich ist - und so mehr Anschlüsse ohne kostspielige Verstärkungen ermöglichen.
Diese Beispiele sind nur einige von vielen ungenutzten Möglichkeiten. Mit der Beschleunigung der Energiewende muss sich der Schwerpunkt auf umfassende intelligentere, datengesteuerte Flexibilitätslösungen verlagern, die die Netzeffizienz verbessern und die Kosten aus einer breiteren Perspektive senken. Wenn wir diese Innovationen in vollem Umfang nutzen, können wir über die Spitze des Eisbergs hinausgehen und das riesige, verborgene Potenzial unter der Oberfläche freilegen, um eine widerstandsfähigere, kosteneffizientere und nachhaltigere Energiezukunft zu schaffen.
