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Regelenergie

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Definition: elektrische Energie oder Leistung, die in einer Regelzone zum Ausgleich von unvorhergesehenen Schwankungen von Angebot und Nachfrage benötigt wird

Englisch: balancing energy, control reserve

Kategorie: elektrische Energie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 19.03.2010; letzte Änderung: 01.10.2016

Regelenergie dient zum Ausgleich unvorhergesehener Schwankungen von Stromerzeugung oder Verbrauch.

In Stromnetzen zur Versorgung mit elektrischer Energie muss die insgesamt erzeugte elektrische Leistung jederzeit an den momentanen Verbrauch (ergänzt durch gewisse Leitungsverluste) angepasst werden. Der Bedarf an Leistung kann rasch schwanken, z. B. wenn in Industriebetrieben schwere Maschinen ein- oder ausgeschaltet werden. Auf der Erzeugungsseite entstehen Schwankungen des Angebots, insbesondere von Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen wegen der Abhängigkeit von Wind- und Sonnenverhältnissen. In einem großen Versorgungsnetz mitteln sich solche Schwankungen von vielen kleinen Ursachen zwar zum guten Teil aus, da z. B. manche Verbraucher zufällig weniger Leistung beziehen, wenn andere gerade mehr benötigen. Jedoch verbleiben gewisse Schwankungen auch nach dieser Mittelung.

Die Schwankungen des Leistungsbedarfs sind teilweise vorhersehbar (z. B. höherer Verbrauch bei kaltem Wetter oder geringerer Verbrauch an Wochenenden), teilweise aber auch unvorhergesehen. Diese Anteile der Schwankungen werden unterschiedlich behandelt:

Als Regelenergie gilt also nur Energie, die zum Ausgleich unvorhergesehener Schwankungen gebraucht wird. Dies wird jeweils für sogenannte Regelzonen so gehandhabt, von denen es z. B. in Deutschland zur Zeit vier gibt. Jede Regelzone enthält z. B. 100 bis 200 Bilanzkreise, deren Ausgleichsbedarf als Ausgleichsenergie bezeichnet wird. Da sich die positiven und negativen Ausgleichsenergien der Bilanzkreise teilweise gegeneinander aufheben, ist der Bedarf an Regelenergie in einer Regelzone meist viel kleiner als die Summe der Ausgleichsenergien.

Ökonomische Aspekte

Bei der Bezahlung von Regelenergie unterscheidet man zwei verschiedene Komponenten:

Durch Ausschreibungen am Markt für Regelenergie wird sichergestellt, dass die jeweils am günstigsten angebotene Regelenergie eingesetzt wird. Für die Primär- und Sekundärregelung wird dies zur Zeit wöchentlich getan, für die Tertiärregelung täglich.

Verknappungen von Regelenergie führen zu erhöhten Preisen, die wiederum Anreize zur Schaffung zusätzlicher Kapazitäten und auch zur Reduktion des Bedarfs an Regelenergie schaffen.

Unterschiedliche Kategorien für Regelenergie

Auf dem Markt für Regelenergie unterscheidet man z. B. in Deutschland die folgenden Kategorien:

Die Primärregelung greift als erste – automatisch und ohne Kommunikation mit den Kraftwerksbetreibern.

Die Sekundärregelung wird ggf. abgerufen, um die Primärregler zu entlasten.

Für etwas längere Zeiträume greift die Minutenreserve.

(Der Artikel über die Frequenzregelung im Stromnetz enthält weitere Details hierzu.)

Nur Anbieter, die ein Präqualifikationsverfahren durchlaufen haben, kommen für Regelenergie in Frage.

Da die technischen Anforderungen insbesondere für die Bereitstellung von Primär- und Sekundärregelleistung recht hoch sind, gibt es hierfür z. B. in Deutschland nur eine Handvoll Anbieter; bei der Minutenreserve dagegen sind es immerhin einige Dutzend. Es ist denkbar, dass in Zukunft wesentlich mehr Anbieter an diesem Markt teilnehmen werden.

Eine große Erzeugungslücke tritt auf, wenn ein Großkraftwerk ausfällt, etwa durch einen technischen Defekt; dann kann u. U. ohne jede Vorwarnung plötzlich eine Leistung der Größenordnung von 1 GW fehlen. Ähnliche Probleme können bei plötzlichem Ausfall von großen Übertragungsleitungen entstehen. Solche Ausfälle werden direkt nach ihrem Auftreten im Rahmen von Regelenergie behandelt, später aber über die Strombörse.

Regelenergie kostet pro Kilowattstunde häufig erheblich mehr als Bandenergie (Grundlast). Die Endverbraucher bezahlen Regelenergie normalerweise nicht direkt, sondern indirekt über Übertragungsnetzentgelte.

Quellen von Regelenergie

Regelenergie kann von ganz unterschiedlichen Quellen bereitgestellt werden:

Regelenergie und erneuerbare Energien

Je höher die Qualität der kurzfristigen Wettervorhersagen ist, desto weniger Regelenergie wird benötigt.

Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen erzeugen einen zusätzlichen Bedarf an Regelenergie. Wie groß dieser ist, hängt mit der Güte der Erzeugungsprognosen zusammen, die sich wiederum auf Wetterprognosen stützen. (Man beachte, dass nur Abweichungen von den prognostizierten Erzeugungsleistungen den Einsatz von Regelenergie notwendig machen.) Es gibt auch einen Einfluss der Standorte; beispielsweise profitieren Offshore-Windkraftwerke von gleichmäßigeren Winden, was den Bedarf an Regelenergie vermindert.

Andere erneuerbare Energien können nennenswerte Mengen von Regelenergie liefern – insbesondere die Wasserkraft aus Speicherkraftwerken (siehe oben). Auch Biogas kann hierfür ähnlich wie Erdgas genutzt werden. Jedoch ist die Teilnahme am Regelenergiemarkt für kleine (dezentrale) Kraftwerke bisher wenig praktikabel. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist die Bündelung von Kleinkraftwerken zu einem virtuellen Kraftwerk.

Wie kann es sein, dass die Kosten für Regelenergie trotz der deutschen Energiewende zurückgegangen sind?

Insgesamt müsste der Bedarf an Regelenergie im Prinzip zunehmen, wenn Windkraft und Photovoltaik stark ausgebaut werden. Jedoch ist eine solche Entwicklung bisher in Deutschland nicht beobachtbar, weil Kostensenkungen durch eine verstärkte Zusammenarbeit der Regelzonen realisiert wurden. Immerhin für Deutschland existiert bereits ein sogenannter Netzregelverbund, in dem die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber zusammenarbeiten. Sie versuchen beispielsweise, gegenläufige Aktivierungen von Regelleistung zu vermeiden: Wenn in einer Regelzone ein Überschuss an Leistung besteht, in einer anderen dagegen ein Mangel, versucht man dies über die Übertragungsnetze auszugleichen, soweit dafür ausreichende Übertragungskapazitäten verfügbar sind. Außerdem wurden durch diese Zusammenarbeit die insgesamt nötigen Kapazitäten für Regelenergie vermindert, was sich insbesondere darin äußert, dass der Umfang der Ausschreibungen für Sekundärregelleistung in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen ist. Zusätzlich werden die Kosten für die Beschaffung von Regelenergie minimiert, indem Regelleistung über die Regelzonen hinweg ausgetauscht wird, also jeweils zum günstigsten möglichen Preis beschafft werden kann. Hinzu kommt noch, dass das Angebot von Regelenergie in manchen Sektoren deutlich zugenommen hat, was durch den Wettbewerbsdruck die Preise dämpft. Solche Fortschritte sind die Ursache dafür, dass die Kosten für Regelenergie in Deutschland in den letzten Jahren trotz rasant zugenommener fluktuierender Einspeisungen nicht zugenommen haben.

Es gibt bereits Ansätze, eine solche nützliche Zusammenarbeit auch international zu realisieren. Das Potenzial für dadurch mögliche Kosteneinsparungen wird umso größer, je stärker die Stromnetze inklusive der Kupplungsstellen zwischen den Ländern ausgebaut werden. Vor allem wenn einst ein europäisches Supergrid realisiert wird, wird dies einen starken senkenden Einfluss auf die Kosten für Regelenergie haben.

Regelenergie und Regelleistung

Für quantitative Angaben sollte sauber zwischen Regelenergie und Regelleistung unterschieden werden, entsprechend dem Unterschied zwischen Energiemengen und Leistungen. (Eine Leistung bedeutet eine Energiemenge pro Zeiteinheit.) Wenn eine gewisse Regelleistung für eine gewisse Zeit benötigt wird, ergibt sich daraus eine Energiemenge.

Reduktion des Bedarfs an Regelenergie

Der Bedarf an (oft teurer) Regelenergie und von Reservekapazitäten lässt sich mit verschiedenen Methoden reduzieren:

Wenn Regelenergie zu teuer ist, kann ihr Bedarf mit diversen Methoden reduziert werden.

Literatur

[1]regelleistung.net, eine Internetplatform zur Vergabe von Regelleistung
[2]H. Hermann, R. Harthan und C. Loreck, Studie Ökonomische Betrachtungen von Speichermedien, http://www.oeko.de/oekodoc/1339/2011-452-de.pdf (2011)

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Stromnetz, Netzfrequenz, Frequenzregelung im Stromnetz, Ausgleichsenergie, elektrische Energie, Spitzenlast, Lastmanagement, Stromausfall, virtuelles Kraftwerk, Strommarkt
sowie andere Artikel in der Kategorie elektrische Energie

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