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Spitzenlast

Definition: der nur kurzfristig benötigte Teil der elektrischen Leistung in einem Versorgungsgebiet

Englisch: peak load, peak demand

Kategorien: elektrische Energie, Grundbegriffe

Formelsymbol: Pp

Einheit: Watt (W)

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 07.03.2010; letzte Änderung: 03.11.2018

Die Spitzenlast bei der Stromerzeugung bezeichnet den Anteil der elektrischen Leistung (Last) in einem Versorgungsgebiet, die nur relativ kurzfristig benötigt wird:

Manchmal bezeichnet Spitzenlast jedoch auch die maximale gesamte Leistung; man sollte hierfür eher den Begriff Höchstlast oder Spitzenleistung verwenden.

Man teilt die Beiträge verschiedener Kraftwerke in Grundlast, Mittellast und Spitzenlast ein. Die Spitzenlast ist dann der Teil der Nachfrage, der über Grundlast und Mittellast hinausgeht. In der Schweiz wird die Spitzenlast, kombiniert mit der Mittellast, auch als Spitzenenergie bezeichnet.

Ein wesentlicher Teil des Spitzenlastbedarfs ist relativ gut vorhersehbar. So treten z. B. regelmäßige Verbrauchsspitzen zur Mittagszeit auf, wenn viele Elektroherde in Betrieb sind, sowie am frühen Abend durch Elektroherde, Beleuchtung und Fernseher. Dagegen kommen kurzfristige Ausfälle von großen Kraftwerksblöcken oft unvorhergesehen vor. Besonders heikel ist der plötzliche Ausfall eines großen Grundlastkraftwerks, etwa durch einen Turbinen- oder Generatorschaden, weil dann plötzlich viele hundert Megawatt fehlen, womöglich sogar monatelang bis zur Reparatur des Schadens. Ähnliche Probleme können durch den plötzlichen Ausfall von Hochspannungsleitungen auftreten. Im Vergleich hierzu geschehen Schwankungen des Leistungsangebots von Windenergieanlagen viel häufiger, dafür aber besser vorhersehbar und nicht über lange Zeit.

Die Spitzen- und Mittellast werden heute in der Regel an Strombörsen gehandelt. Dies führt meist dazu, dass den Umständen entsprechend die jeweils wirtschaftlichste Lösung für die Deckung von Spitzenenergie zum Einsatz kommt. Idealerweise kann ein zusätzlicher Spitzenlastbedarf durch einen Überschuss von einem anderen Betreiber ausgeglichen werden (wo z. B. der Verbrauch unter dem Prognosewert liegt), um Regelenergie einzusparen und Kraftwerks-Fahrpläne nicht ändern zu müssen. In Deutschland, Frankreich, Österreich und in der Schweiz wird Spitzenlaststrom in sogenannten Einzelstundenkontrakten am Spotmarkt der EEX (European Energy Exchange) gehandelt.

Auch bei der Wärmeversorgung z. B. eines Gebäudes gibt es eine Spitzenlast, die manchmal mit einem speziellen Spitzenlastkessel erzeugt wird, während der Sockelbedarf mit einem Blockheizkraftwerk abgedeckt wird. Dieser Artikel konzentriert sich jedoch auf die elektrische Spitzenlast.

Spitzenlastkraftwerke

Für die Erzeugung von Spitzenlast werden in der Regel Kraftwerke mit den folgenden Charakteristika eingesetzt:

  • Die elektrische Leistung soll möglichst schnell verfügbar und dem Bedarf anpassbar sein.
  • Die Betriebskosten (Grenzkosten) sind weniger entscheidend, da die Betriebszeit pro Jahr oft relativ gering ist (oft unter 1000 Stunden).
  • Dagegen sollten die Investitions- und Kapitalkosten bezogen auf die Leistung möglichst niedrig sein.

Häufig für die Spitzenlast eingesetzte Kraftwerkstypen sind:

  • Bei den Wasserkraftwerken sind speziell optimierte Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke sehr schnell regelbar und gut für die Spitzenlast einsetzbar. Die Turbinenleistung wird oft weit höher angesetzt, als sie mit den gegebenen Zuflüssen im Dauerbetrieb möglich wäre.
  • Gasturbinenkraftwerke (befeuert z. B. mit Erdgas oder Biogas) können ebenfalls rasch gestartet werden, haben allerdings höhere Betriebskosten.
  • Druckluftspeicherkraftwerke nutzen unterirdische Kavernen (z. B. von ausgedienten Salzstöcken) als Reservoir von Druckluft. Da die Luft sich beim Entladen des Speichers stark abkühlt, wird teils zusätzliche Energie z. B. aus Erdgas zum Betrieb solcher Druckluftspeicherkraftwerke benötigt.

Kurzfristige Spitzenlast kann auch durch Akkumulatoren bereitgestellt werden, jedoch zu viel höheren Kosten pro Kilowattstunde.

Reduktion der Spitzenlast

Besonders in Gegenden, die für Speicher-Wasserkraftwerke topographisch wenig geeignet sind, besteht ein energiewirtschaftlicher Anreiz, den Bedarf an Spitzenlastkraftwerken zu minimieren. Auch ökologisch betrachtet ist eine Minimierung des Spitzenlastbedarfs häufig wünschenswert. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Ein geeignetes Lastmanagement (evtl. im Rahmen eines intelligenten Stromnetzes) reduziert die Verbrauchsspitzen (peak shaving), indem manche große Verbraucher bei Engpässen vom Energieversorger ferngesteuert abgeschaltet werden (Lastabwurf mit Rundsteuertechnik). Dies ist z. B. möglich bei Elektrospeicherheizungen und bei diversen industriellen Großverbrauchern. Verbraucher können durch entsprechende Anreize (beispielsweise niedrige Nachtstromtarife) dazu motiviert werden, freiwillig gewisse Verbrauchsanteile in die Nacht zu verlegen oder jedenfalls zu besonderen Spitzenlastzeiten zu vermeiden. Beispielsweise können Waschmaschinen und Wäschetrockner per Zeitvorwahl nachts betrieben und die Batterien von Elektroautos nachts geladen werden.
  • In großen Verbundnetzen kann der Leistungsbedarf zwischen verschiedenen Regionen ausgeglichen werden, wenn die Leitungen genügend ausgebaut sind. Dann können etwa übrige Kapazitäten von Mittellastkraftwerken in einer anderen Region auch Spitzenlast abdecken.
  • Der Bedarf an Spitzenlast als Reserve für Kraftwerksausfälle wird kleiner, wenn der Betrieb von allzu großen Kraftwerksblöcken vermieden wird.

Man beachte, dass selbst nachts Spitzenlast auftreten kann, wenn – wie mancherorts bereits geschehen – das “Nachtstromtal” etwa durch Elektrospeicherheizungen mehr als ausgefüllt wird.

Siehe auch: Last, Grundlast, Mittellast, Regelenergie, Lastmanagement, Pumpspeicherkraftwerk, Speicher für elektrische Energie, Stromnetz, intelligentes Stromnetz, Spitzenlastkessel, Spitzenleistung, Lastprofil, Residuallast
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Grundbegriffe

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