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Einspeisemanagement

In die öffentlichen Stromnetze speisen viele Kraftwerke elektrische Energie ein. Da die insgesamt eingespeiste Leistung in jedem Moment ziemlich genau der insgesamt entnommenen Leistung (zuzüglich Energieverlusten im Netz) entsprechen muss und die meisten Verbraucher keinem Lastmanagement unterliegen, muss ein Großteil der eingespeisten Leistung gemäß dem jeweiligen Bedarf geregelt werden.

In Zeiten, in denen die elektrische Energie größtenteils in Großkraftwerken erzeugt wurde, musste nur die Leistung relativ weniger Erzeugungseinheiten gesteuert werden. Zunehmend wird aber z. B. in Deutschland erneuerbare Energie mit dezentralen Anlagen nutzbar gemacht und in die öffentlichen Stromnetze eingespeist. Zum größten Teil handelt es sich um Windenergie und Sonnenenergie, die beide dem Wetter entsprechend fluktuierend (schwankend) anfallen und bisher meistens ohne Berücksichtigung des Bedarfs im Netz eingespeist werden. Dies hat zur Folge, dass die von den konventionellen Kraftwerken abzudeckende Residuallast immer größeren relativen Schwankungen unterliegt. Wegen der begrenzten Regelbarkeit konventioneller Kraftwerke – vor allem bei Kernkraftwerken und Kohlekraftwerken – kann dies Probleme verursachen.

Ein weiter zunehmender Anteil von Sonnen- und Windenergie an der Stromerzeugung macht es deswegen notwendig, ein Einspeisemanagement zukünftig auch für kleinere Anlagen einzurichten. Für die unterschiedlichen Technologien der Stromerzeugung müssen hier angepasste Lösungen entwickelt werden:

• Im Falle von Windenergie und Sonnenenergie (v. a. aus Photovoltaik) besteht nur ein sehr begrenztes Potenzial für die Anpassung der erzeugten Leistung an den Verbrauch, da jede Abregelung der Leistung (d. h. ihre Reduktion unter das technisch momentan mögliche Niveau) einen Verlust an nutzbarer Energie bedeutet, dem anders als bei fossil befeuerten Kraftwerken keine Einsparung von Brennstoff gegenüber steht. Dies beeinträchtigt natürlich die Wirtschaftlichkeit des Betriebs. Man wird also eine Abregelung nur dann vornehmen wollen, wenn die eingespeiste Energie sonst ohnehin nicht nutzbar wäre oder die Einspeisung die Stabilität des Stromnetzes gefährden würde – beispielsweise durch Überlastung von Verteilungsnetzen, in die die kleineren Anlagen direkt einspeisen. Solange solche Situationen die Ausnahme bleiben, ist eine gelegentliche Abregelung für den Jahresertrag relativ unerheblich, für die Stabilität der Netze dagegen sehr nützlich.
• Bei Erzeugungsanlagen, deren Leistung sich gut steuern lässt – beispielsweise Anlagen zur Verstromung von Biogas, die über einen ausreichend großen Biogas-Speicher verfügen – ist dagegen eine möglichst weitgehende Anpassung der Leistung an den momentanen Bedarf wünschenswert. Auf diese Weise können also auch bestimmte Anlagen aus dem Sektor der erneuerbaren Energie zur aktiven Stabilisierung der Netze und zum wirtschaftlichen Einsatz der anderen Ressourcen beitragen. Dieses Potenzial wird bisher aber z. B. bei deutschen Biogasanlagen noch wenig genutzt. Der Gesetzgeber versucht dies mit zunehmenden Anreizen wie z. B. einer Flexibilitätsprämie zu ändern.
• Meist sehr gut steuerbar sind Energiespeicher wie z. B. Pumpspeicherkraftwerke, Druckluftspeicherkraftwerke und Batteriespeicher. Allerdings ist die Bereitstellung von Speichern für elektrische Energie meist erheblich teurer als die Steuerung von regulären Stromerzeugungseinheiten. Für dezentrale Speicher wie z. B. batteriebasierte Solarstromspeicher gilt dies in besonderem Maße.

Technische Aspekte des Einspeisemanagements

Die Realisierung des Einspeisemanagements hat zwei ganz unterschiedliche Voraussetzungen:

• Die jeweilige Anlage muss technisch geeignet sein, ihre Einspeiseleistung in der gewünschten Weise anzupassen. Je nach Typ der Anlage kann es diverse Begrenzungen geben. Beispielsweise könnte ein Biogas-Speicher bei starker Verminderung der Stromproduktion nach einiger Zeit voll sein, und eine länger dauernde Leistungsminderung würde dann ein Abfackeln überschüssigen Gases erzwingen, was nicht wünschenswert wäre. Dagegen ist eine sehr schnelle Leistungsänderung bei kleinen Anlagen technisch meist kein Problem. Eher bei Großkraftwerken kann eine begrenzte Leistungsänderungsgeschwindigkeit und ein Verlust des Wirkungsgrads, eventuell auch der Wirksamkeit der Rauchgasreinigung, ein Problem sein.

• Die Anlage muss überhaupt "wissen" können, welche Einspeiseleistung gewünscht wird. Da der genaue Zustand des Stromnetzes nur von den Netzbetreibern ermittelt werden kann und also nur diese die benötigten Einspeiseleistungen festlegen können, muss die entsprechende Information von diesen zu den Kraftwerken übermittelt werden. Dafür sind geeignete Informationsstrukturen notwendig, die für Kleinkraftwerke bisher noch kaum entwickelt wurden – einfach weil bisher hierfür kaum Bedarf bestand. Man beachte, dass in diesem Zusammenhang nicht nur eine bestimmte Hardware (Geräteausstattung) notwendig ist (z. B. für die Datenübertragung per Internet oder via Funk), sondern auch die genauen Methoden und Regeln in Form von Protokollen festgelegt werden müssen. Wünschenswert kann auch eine Rückmeldung an den jeweiligen Netzbetreiber sein, damit dieser über die eingespeisten Leistungen und ggf. deren Reduktion erfährt.

Auch die Sicherheit des Systems muss im Auge behalten werden. Die Stabilität der Stromnetze und damit die Versorgungssicherheit kann nämlich nicht nur durch fehlendes, sondern auch durch ein nicht richtig funktionierendes Einspeisemanagement gefährdet werden. Beispielsweise könnten plötzliche Ausfälle der verwendeten Einrichtungen zur Informationsübertragung – technisch bedingt oder womöglich auch durch Sabotage – zu erheblichen Problemen führen. Da die Stromnetze ein komplexes System bilden, ist die Entwicklung wirklich sicherer Verfahren nicht trivial.

Eine weitere Herausforderung ist es, allein schon aus Kostengründen eine möglichst breit abgestützte Standardisierung zu erreichen. Da hier auch internationale Absprachen notwendig sind, erfordert dies einige Zeit und ein sehr sorgfältiges Vorgehen.

Wirtschaftliche Aspekte des Einspeisemanagements

Jedes Einspeisemanagement hat verschiedene ökonomische Aspekte:

• Volkswirtschaftlich ist es nützlich, vor allem solche Einspeisungen zu vermeiden, die ohnehin nicht nutzbar wären und/oder die Stabilität der Netze gefährden würden. So können z. B. gewisse Teile von Netzverstärkungen durch ein gutes Einspeisemanagement überflüssig werden. Dies kann einer Erhöhung der Netznutzungsentgelte entgegen wirken.
• Andererseits verursacht das Einspeisemanagement natürlich Kosten, die insbesondere bei kleinen Anlagen stark ins Gewicht fallen können. Wenn beispielsweise eine Photovoltaikanlage mit einer Spitzenleistung von 5 kW einen Jahresertrag von 5000 kWh bringt, entspricht dies z. B. bei einer Einspeisevergütung von 20 ct/kWh einer Gesamtvergütung von 1000 € pro Jahr (bei vollständiger Einspeisung aller Energie, der Einfachheit halber angenommen). Es wird klar, dass die Nachrüstung einer solchen Anlage für das Einspeisemanagement sehr kostengünstig gestaltet werden müsste, um die Wirtschaftlichkeit der Anlage nicht zu gefährden. Wenn aber die Kosten der Erzeugung steigen, wird für den gleichen Umfang der Erzeugung eine höhere Einspeisevergütung notwendig, die z. B. in Deutschland über die EEG-Umlage finanziert werden muss. Dieses ökonomische Problem wäre z. B. bei einer Windenergieanlage mit 5 MW weitaus einfacher zu lösen, da die Kosten pro umgesetzter Kilowattstunde viel niedriger sind. Kostenerhöhungen sind wohlgemerkt grundsätzlich nur dann ein Problem, wenn sie die an anderer Stelle erzielten Einsparungen (z. B. durch vermiedene Netzverstärkungen) übersteigen.
• In jedem Falle stellt sich die Frage, wer die Kosten jeweils übernehmen muss und wie sich diese auch indirekt auf andere auswirken. Problematisch ist es z. B., wenn Netzbetreiber die technischen Details für das Einspeisemanagement ohne Rücksicht auf die entstehenden Kosten den Anlagenbetreibern vorschreiben können. Hier ist also eine entsprechende Regulierung notwendig, um volkswirtschaftlich unsinnige Entwicklungen zu verhindern – z. B. ein ausuferndes Einspeisemanagement, welches zum Teil technisch überflüssig ist oder durch kostengünstigere Netzverstärkungen ersetzt werden könnte.

Einführung des Einspeisemanagements für kleine Anlagen

Die Realisierung eines Einspeisemanagements für dezentrale Anlagen kann auf verschiedene Weisen angeregt werden:

• Es kann in Gesetzen oder Verordnungen als Voraussetzung für den Netzanschluss verlangt werden. Es kann auch den Netzbetreibern erlaubt werden, das Einspeisemanagement zu den technischen Voraussetzungen des Netzanschlusses zu zählen.
• Es kann zur Voraussetzung für die Zahlung von Einspeisevergütungen gemacht werden oder deren Höhe beeinflussen.

• In Deutschland wurde in 2012 beschlossen, dass neue Photovoltaikanlagen ab 2013 entweder am Einspeisemanagement teilnehmen oder aber ihre Einspeiseleistung technisch immer (unabhängig vom jeweiligen Zustand des Netzes) auf 70 % der gesamten Nennleistung der Solarmodule begrenzen müssen. Diese Wirkleistungsbegrenzung bewirkt allerdings in den meisten Fällen keinen genügenden finanziellen Anreiz zum Einspeisemanagement, sondern führt eher zum Verlust eines Teils der Solarstromproduktion, wenn diese vom Erzeuger nicht selbst genutzt werden kann (→ Eigenverbrauch). Die Erzeuger könnten das Problem zwar theoretisch mit Hilfe ausreichend großer Solarstromspeicher lösen, aber auf absehbare Zeit nur zu sehr hohen Kosten. Eine nützliche Netzentlastung entsteht überdies durch die Realisierung der 70-%-Regelung kaum, da die verlorene Produktion ja eher selten in Zeiten fällt, in denen die Netze sonst tatsächlich überlastet würden, und andererseits im Falle wirklicher Überlast nur wenig wirksam ist.
• Ebenfalls wurden in Deutschland finanzielle Anreize zur Direktvermarktung von Ökostrom geschaffen, insbesondere in Form einer Managementprämie. Auch dieser Ansatz ist jedoch nur sehr beschränkt wirksam.

Sinnvolle Grundsätze; Alternativen zum Einspeisemanagement

Generell sollte das Einspeisemanagement immer als eine von mehreren Möglichkeiten gesehen werden, und je nach Umständen kann der eine oder andere Ansatz volkswirtschaftlich sinnvoller sein:

• Meist lohnt sich ein Einspeisemanagement bei größeren und neuen Anlagen eher als bei kleineren und älteren (die nachgerüstet werden müssten).
• Wenn Netzverstärkungen (z. B. lokal in Verteilungsnetzen) eine Alternative sind, sollten deren Kosten im Vergleich zum Einspeisemanagement ermittelt werden. Beispielsweise rechtfertigt die momentane Vermeidung eines später ohnehin notwendig werdenden Netzausbaus keine hohen Investitionen an anderer Stelle. In Deutschland sind Netzbetreiber verpflichtet, die Netze so auszubauen, dass die Ausfallarbeit nicht allzu stark ansteigt – jedenfalls soweit solche Ausbauten wirtschaftlich zumutbar sind.
• Eine weitere Möglichkeit ist das Lastmanagement, wo dafür geeignete Verbraucher als unterbrechbare Verbrauchseinrichtungen oder zuschaltbare Lasten vorhanden sind.
• Die Bereitstellung zusätzlicher Energiespeicher ist eine weitere Lösung, die allerdings oft deutlich teurer ist.

Siehe auch: erneuerbare Energie, Photovoltaik, Windenergie, Einspeisevergütung, Stromnetz, Abregelung, Residuallast, Lastmanagement, Speicher für elektrische Energie