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Lastfolgebetrieb

Definition: der an der zeitlich veränderbaren Stromnachfrage orientierte Betrieb von Kraftwerken

Englisch: load following

Kategorien: elektrische Energie, Kraftmaschinen und Kraftwerke

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 26.12.2012; letzte Änderung: 22.02.2017

Manche Arten von Kraftwerken sind geeignet für den Lastfolgebetrieb, bei dem ihre Leistung innerhalb eines gewissen Bereichs der jeweiligen Nachfrage auf dem Strommarkt (der Netzlast) angepasst wird.

Eignung von Kraftwerken für den Lastfolgebetrieb

Für den Lastfolgebetrieb geeignete Kraftwerke weisen in der Regel die folgenden Merkmale mehr oder weniger vollständig auf:

  • Die Erzeugung einer variablen Leistung verursacht höchstens in geringem Maße technische Schwierigkeiten oder Nachteile, die bei manchen Kraftwerken beispielsweise eine Verringerung der Lebensdauer oder einen Verlust an Wirkungsgrad bedingen würden.
  • Die mögliche Leistungsänderungsgeschwindigkeit ist oft relativ hoch.
  • Die Investitions- und Kapitalkosten sind nicht allzu hoch, so dass eine verringerte Zahl von Volllaststunden die Wirtschaftlichkeit nicht gefährdet.
  • Günstig ist es natürlich, wenn eine Reduktion der Leistung zu nennenswert reduzierten Betriebskosten führt.
  • Bei Betrieb am öffentlichen Stromnetz (und nicht etwa in einem kleinen Inselnetz) sollte zudem die Kraftwerksleistung so hoch sein, dass sich der Aufwand für den Lastfolgebetrieb im Sinne von Kommunikation und Administration lohnt.

Sehr gut geeignet für den Lastfolgebetrieb sind Wasserkraftwerke, insbesondere Wasser-Speicherkraftwerke. Ihre Leistung kann in weiten Bereichen und recht schnell der benötigten Leistung angepasst werden. Durch die Wasserzuflüsse ist ihre Jahresproduktion ohnehin begrenzt, so dass der Lastfolgebetrieb keine Einbußen bei der Amortisation bedeutet.

Wärmekraftwerke mit Dampfturbinen und/oder Gasturbinen sind für den Lastfolgebetrieb begrenzt geeignet. Eine Reduktion der Leistung ergibt eine deutliche Einsparung von Betriebskosten, allerdings auch einen gewissen Verlust beim Wirkungsgrad (v. a. bei starker Absenkung der Leistung). Die moderaten Investitionskosten stellen kein großes Problem dar.

Kaum geeignet sind Kernkraftwerke. Technisch ist der Lastfolgebetrieb zwar innerhalb gewisser Grenzen (mit moderater Leistungsänderungsgeschwindigkeit und in einem begrenzten Leistungsbereich von z. B. 50 bis 100 %) möglich. Jedoch entsteht dadurch einerseits eine erhöhte Belastung der Komponenten (Kernreaktor, Dampferzeuger und Turbinen), die die Lebensdauer reduzieren und u. U. auch die Unfallrisiken erhöhen könnte, und andererseits ergibt sich eine nur sehr geringfügige Einsparung an Betriebskosten. Zudem wird die Amortisation der sehr hohen Investitionskosten erschwert. Aus diesen Gründen wird der Lastfolgebetrieb mit Kernkraftwerken kaum realisiert.

Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen sind für den Lastfolgebetrieb gänzlich ungeeignet. Ihre Produktion variiert entsprechend den Wetterbedingungen. Allenfalls durch Kombination mit einem großen Speicher für elektrische Energie oder durch Integration in ein virtuelles Kraftwerk wird eine Anpassung an den Bedarf möglich.

Bedarf für Lastfolgebetrieb

In wieweit ein Bedarf für den Lastfolgebetrieb besteht, hängt einerseits von den Schwankungen der Stromnachfrage ab und andererseits von den Schwankungen der Erzeugung gewisser Kraftwerke. In Deutschland hat der zunehmende Einsatz vor allem von Windenergieanlagen dazu geführt, dass für konventionelle Kraftwerke ein deutlich stärkerer Lastfolgebetrieb benötigt wird: In Zeiten mit starkem Wind erfolgt eine so hohe Einspeisung, dass die Leistung selbst von solchen konventionellen Kraftwerken reduziert werden muss, die dafür eigentlich nicht vorgesehen waren. Da diese Kraftwerke (insbesondere Kernkraftwerke) teilweise hierfür nicht gut geeignet sind, entstehen Nachteile, die je nach Standpunkt diesen Kraftwerken zugeschrieben werden oder auch der Einspeisung erneuerbarer Energie. Jedenfalls ist klar, dass ein zunehmender Einsatz von fluktuierend einspeisenden Quellen einen weiterhin verstärkten Lastfolgebetrieb bei konventionellen Kraftwerken nötig machen wird, zusätzlich zu gezielterem Einsatz von steuerbaren Quellen erneuerbarer Energie beispielsweise mit Biogas. Dies führt zu einer Bevorzugung von flexiblen Gaskraftwerken zulasten z. B. von großen Kohlekraftwerken. Folgen hiervon sind einerseits tendenziell höhere Betriebskosten (weil Erdgas teurer ist als Kohle) und andererseits eine zusätzliche Reduktion von klimaschädlichen CO2-Emissionen.

In Frankreich besteht wegen des sehr hohen Anteils von Kernkraftwerken an der Stromerzeugung schon länger das Problem, dass für diese auch der Lastfolgebetrieb nötig ist. Dies führt zu den oben beschriebenen Nachteilen.

Entlastend würde eine wesentliche Verstärkung der Stromnetze für den überregionalen Stromaustausch wirken – im Extremfall ein europäisches Supergrid. Wenn dieses auch die großen norwegischen Wasser-Speicherkraftwerke besser einbinden würde, könnten diese einen wesentlichen Teil des Lastfolgebetriebs übernehmen, was erhebliche ökonomische Vorteile brächte.

Siehe auch: Last, Kraftwerk, Leistungsänderungsgeschwindigkeit, Gaskraftwerk, Windenergie, erneuerbare Energie
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Kraftmaschinen und Kraftwerke

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