Energiewende und Digitalisierung

Damit die Versorgungssicherheit gewährleistet bleibt, ist das Stromnetz in Deutschland, in Europa exakt auf die Netzfrequenz 50 Hertz stabil auszutarieren. Das geschieht aktuell mittels großer Schwungmassen, die in konventionellen Kraftwerken in gewaltigen Generatoren Strom erzeugen. Dieses nahezu komplett analoge Verfahren ist in einem bestimmten Umfang immer notwendig. Etwa 25% des benötigten Stroms müssen konventionell erzeugt werden, damit die Netzfrequenz stabil bleibt und ein Stromausfall, ein Blackout vermieden wird. Aktuell müssen in Deutschland um die 20 GW regelmäßig konventionell erzeugt werden. Auch und gerade dann, wenn die regenerative Stromerzeugung sehr stark ist. Das ist im Sommer über die Mittagsspitze ab und zu der Fall. Im Winter führt starke Windstromerzeugung zu einem Stromüberangebot. Dann wird sehr viel Strom in´ s Netz eingespeist. Strom, der unter Umständen nicht nur verschenkt, sondern sogar mit Bonuszahlungen abgegeben werden muss. Der im folgenden Schaubild ausgewählte Zeitraum belegt, wie sich eine starke regenerative Stromerzeugung auswirkt.

Grünes Feld = Regenerative Stromerzeugung. Blaues Feld = Konventionelle Stromerzeugung. Lila Graph = Bedarf. Weißes Feld = Stromlücke. Hellblauer Graph = Preis. Schwarzer Graph = Null-Eurolinie. Montage: enexion group

Den konventionellen Stromerzeugern sind die Hände gebunden. Sie können aus Gründen der Versorgungssicherheit über die Mittagszeit ihre Stromproduktion nicht weiter herunterfahren. Deshalb ist der überschüssige Strom mit Bonus abzugeben. Am 29. Juli 2021 sind es um 14:00 Uhr 8,66€/MWh, die zusätzlich zu den 9,715 GWh verschenkten Stroms mitgegeben werden. Macht nur für diese eine Stunde knapp 85.000 €. Am 31. Juli 2021 sind es um 14:00 Uhr sogar 20,06 €/MWh, die als Bonus den Ländern gutgeschrieben werden, die den überschüssigen Strom abnehmen. Insgesamt sind es zu dieser Uhrzeit 11,425 GWh. Der Bonus beläuft sich auf knapp 230.000 €. Besonders pikant ist an unserem Beispiel die Stromlücke, die sich am 31. Juli ab 17:00 Uhr auftut. Da muss Deutschland Strom importieren. Die konventionellen Erzeuger wollen ihre Produktion vor allem aus wirtschaftlichen Gründen nicht so weit hochfahren, dass die Lücke geschlossen würde. Nun kassieren das benachbarte Ausland in der Spitze an diesem Tag knapp 100€/MWh. Und die Konventionellen für ihre Erzeugung auch. Würden sie ihre Produktion erheblich steigern, hätte dies niedrigere Preise zur Folge. Wer will das schon? Sicher, die Stromverbraucher. Doch die werden nicht gefragt. Die zahlen.

Am Beispiel oben wurde die Notwendigkeit der rotierenden Massen in konventionellen Kraftwerken, und die sich daraus ergebenden Folgen dargestellt, die sich ergeben können, wenn die regenerative Erzeugung sehr stark ist.

Es ist erklärtes Ziel der Energiewende konventionelle Kraftwerke, seien sie mittels Kernkraft oder fossil betrieben, komplett abzuschalten. Damit fallen die netzstabilisierenden rotierenden Massen weg. Mit diesem Problem hat sich bereits im Jahr 2017 Prof. Eberhard Waffenschmidt beschäftigt. In diesem Aufsatz wird das Einrichten von virtuellen Schwungmassen beschrieben. Ob das in dem Umfang gelingt, dass das Stromnetz eines Industrielandes Hard- wie softwaremäßig dauerhaft stabil gehalten werden kann, sei dahingestellt. Einigen Energiewendern ist das Problem der Netzstabilität bei Wegfall der großen rotierenden Massen aber durchaus bewusst.

Was aber geschieht, wenn die regenerative Stromerzeugung nur schwach ist und bei weitem nicht ausreicht, um den Strombedarf, den immer weiter steigenden Strombedarf Deutschlands zu decken.  Das folgende Schaubild bildet den Zeitraum vom 15. bis 17. Januar 2021 ab.

Grünes Feld = Regenerative Stromerzeugung. Blaues Feld = Konventionelle Stromerzeugung. Lila Graph = Bedarf. Hellblauer Graph = Preis. Schwarzer Graph = Null-Eurolinie. Montage: enexion group

Man erkennt mit bloßem Auge, dass selbst eine Verdreifachung der aktuell vorhanden regenerativen Stromerzeugungsanlagen nicht ausreichen würde, um den Strombedarf, der in der Zukunft noch viel höher liegen dürfte, zu decken. Weil es praktisch keine Speicher gibt, um die benötigten Strommengen zu bevorraten, weil es diese Speicher in Zukunft auch kaum geben wird, wird eine flächendeckende Stromabschaltung beziehungsweise Stromzuteilung die Folge sein. Um die Zuteilungen vornehmen zu können ist die flächendeckende Installation von Smartmetern unbedingte Voraussetzung. Damit kann die Stromversorgung bis hin zu jedem einzelnen Haushalt, jeder E-Auto-Ladestation, jeder Wärmepumpe, aber auch jeder Industrieanlage gesteuert werden. Die digitale Aufrüstung Deutschland mit diesen Steuereinheiten ermöglicht die Ver- und Zuteilung von knappem Strom. Man redet dann von einer angebotsorientierten Stromversorgung. Im Gegensatz zur aktuellen, nachfrageorientierten Stromversorgung, die so strukturiert ist, dass jederzeit der vom Verbraucher nachgefragte Strom zur Verfügung steht („Strom kommt aus der Steckdose!“). Bemerkenswert ist, dass aktuell die verpflichtende Ausrüstung von Stromverbrauchern mit Smartmetern erst ab einem Strombedarf vom 6.000 kWh und mehr notwendig ist. Der normale Haushalt ist aktuell gar nicht betroffen. Sehr anschaulich wird die Problematik für Deutschland  im Leitartikel des Innovationsmagazin emw.trends Ausgabe 5/21 und diesem Artikel (Kostenlos registrieren!) von energate  dargestellt. Deutschland hängt, was die Digitalisierung anbelangt, offensichtlich erheblich zurück. Wir sind sicher, dass nach der Bundestagswahl je nach Regierung das Thema sehr schnell akut werden wird. Ohne flächendeckende Smartmeter wird die Energiewende stoppen und nicht gelingen. Nur mit einer Steuerung der Stromzuteilung kann es zu einer Abschaltung von konventionellen Kraftwerken kommen. Alle virtuellen Massen nutzen nichts, wenn Energie, die in nicht komplett ausreichendem Umfang vorhanden ist, entsprechend zugeteilt werden muss. Oder negativ ausgedrückt. Stromabschaltungen, Lastabwürfe werden integraler Bestandteil der weiteren Energiewende sein.