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2026-03-29T15:57:46Z

Änderungen des Kraftwerkseinsatzes und Speicher: Leerzeichen vor Maßeinheit

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Der Begriff '''Residuallast''' (lat. ''residuum'' „Rest“), auch Restlast, bezeichnet in der [[Energiewirtschaft]] die in einem [[Stromnetz]] nachgefragte [[elektrische Leistung]] (Last) abzüglich des Anteils fluktuierender Einspeisung von dargebotsabhängigen Erzeugern wie z. B. [[Windkraftanlage|Windkraft-]] oder [[Photovoltaik]]anlagen.

Sie stellt die Restnachfrage an elektrischer Leistung dar, welche von den übrigen [[Kraftwerk]]en wie [[Speicherkraftwerk]]en und [[Kalorisches Kraftwerk|kalorischen Kraftwerken]] wie [[Gaskraftwerk]]en sowie [[Kohlekraftwerk|Kohle-]] und [[Kernkraftwerk]]en, gedeckt werden muss (siehe [[Stromerzeugung in Deutschland#Einsatz|Kraftwerkseinsatz in Deutschland]] und [[Merit-Order|Merit-Order-Modell]]). Gibt es dabei ein zu geringes Angebot an regelbarer Kraftwerksleistung, führt ungedeckte Residualleistung im Extremfall zu [[Lastabwurf (Stromnetz)|Lastabwurf]], welcher sich in Form von [[Stromausfall|Stromausfällen]] für den Stromverbraucher bemerkbar macht.<ref name="schwab1" />
[[Datei:Last Wind Solar Jan2024.png|zentriert|mini|763x763px|Last, Wind- und Solareinspeisung und die sich ergebende Residuallast in Deutschland, Luxemburg BZN DE-LU Januar 2024, Daten Entso-E Transparenzplattform]]
Die oben dargestellte Grafik zeigt Last, Wind- und Solareinspeisung und die sich ergebende Residuallast in Deutschland und Luxemburg für den Januar 2024. In diesem Zeitraum zeigt die Residuallast immer noch einen Maximalwert von ca. 66 GW, nur ca. 13 % weniger als die ursprüngliche Maximallast von ca. 76 GW. Dagegen ist die Minimallast von ca. 36 GW auf ca. 1 GW gesunken, so dass praktisch keine [[Grundlast]] verbleibt. Die Deckung der Residuallast stellt somit hohe Anforderungen an die Flexibilität des restlichen Kraftwerksparks.

Gerade im Sommer zeigt die Residuallast eine extrem zerklüftete Struktur. Konventionelle Kraftwerke müssen fahren, um zu den Bedarfszeiten zur Verfügung zu stehen und können ihre Erzeugung zur Zeit der Solarspitze nicht auf Null senken. Die billigste Lösung der Lastdeckung, den der Börsenalgorithmus in dieser Situation findet, ist es, die Überproduktion zu Zeiten hoher Solareinspeisung zu negativen Preisen zu vergüten<ref>{{Internetquelle |url=https://www.bhkw-infozentrum.de/wirtschaftlichkeit-bhkw-kwk/negative-strompreise-fakten-und-statistiken.html |titel=negative Strompreise |sprache=de |abruf=2024-10-30}}</ref>, d. h. es wird der Stromverbrauch subventioniert um den Verbrauch künstlich zu erhöhen. Alle variablen Kosten von konventionellen Kraftwerke, die zur Lastdeckung benötigt werden (zuzüglich eventueller Verluste aus Negativpreisen), müssen dann aus Strompreisen zu Knappheitsstunden gedeckt werden, damit das Kraftwerk überhaupt fährt. So entstehen über den Börsenalgorithmus in Stunden ohne erneuerbare Einspeisung möglicherweise Preisspitzen (siehe auch [[EPEX Spot Dayahead Auktion]]).
[[Datei:Last Wind Solar Juli2024.png|zentriert|mini|763x763px|Last, Wind- und Solareinspeisung und die sich ergebende Residuallast in Deutschland, Luxemburg BZN DE-LU Juli 2024, Daten Entso-E Transparenzplattform]]

== Änderungen des Kraftwerkseinsatzes und Speicher ==
[[Datei:Kraftwerkseinsatz Jan2024.png|mini|Fahrweise konventioneller Kraftwerke (DE-LU) im Januar 2024, Daten Entso-E Transparenzplattform]]
Die erneuerbare Stromerzeugung bewirkte einen Paradigmenwechsel. Im alten Modell wurde [[Grundlast]], [[Mittellast]] und [[Spitzenlast]] durch verschiedene Arten von jeweils geeigneten Kraftwerken bedient. Seitdem erneuerbare Energien einen größeren Anteil im [[Strommix]] erreicht haben, rückt statt der gesamten Absatzlast die Residuallast in den Fokus, die zusätzlich zur erneuerbaren Erzeugung flexibel geliefert werden muss. Hierfür werden Kraftwerke mit hoher Flexibilität benötigt, wie Gaskraftwerke, da sich die Residuallast schnell ändern kann. Zunehmend spielen auch Stromspeicher eine Rolle.<ref>[https://www.enbw.com/unternehmen/eco-journal/stromspeicher.html Stromspeicher: Grüner Strom rund um die Uhr], auf enbw.com</ref> Atomkraftwerke und Kohlekraftwerke sind im Gegensatz dazu eher typische Grund- und Mittellastkraftwerke, die für eher konstanten Betrieb geeignet sind. Der klassische Grundkraftwerkseinsatz ist bei den deutschen Kohlekraftwerken jedoch nicht mehr zu beobachten.<ref>{{YouTube |id=cx-604oDFd0 |titel=Stromhandel / Merit-Order / Bilanzkreis |upl=Energiewirtschaft einfach |abruf=2024-03-24}}</ref>

Das in Deutschland verfügbare Speicherpotential ist im Verhältnis zu den starken Leistungsschwankungen der Residuallast gering. [[Pumpspeicherkraftwerk|Pumpspeicher]] stehen nur in begrenztem Umfang zur Verfügung und haben auch nur begrenztes Ausbaupotential.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.springerprofessional.de/wasserkraft/energiespeicher/pumpspeicher-in-deutschland-nur-begrenzt-ausbaufaehig/12169480 |titel=Pumpspeicher in Deutschland nur begrenzt ausbaufähig |sprache=de |abruf=2024-02-19}}</ref> Die in Deutschland und Luxemburg installierte Leistung beträgt Stand 2020 9,4 GW mit einer Speicherkapazität von ca. 37 GWh.<ref name=":2">{{Internetquelle |url=https://transparency.entsoe.eu/ |titel=entso-e transparency platform |sprache=en |abruf=2024-02-19}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.fwt.fichtner.de/userfiles/fileadmin-fwt/Publikationen/WaWi_2017_10_Heimerl_Kohler_PSKW.pdf |titel=Aktueller Stand der Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland |format=PDF |sprache=de |abruf=05.10.2024}}</ref> Der Beitrag von Batteriespeichern ist mit einer installierten Leistung von 4,82 GW und einer Speicherkapazität von nur 7,2 GWh derzeit (Stand 2023) gering.(Veraltet, Änderungsbedarf: aktuell 29.3.26 laut energy-charts.info: 17,6 GW bzw. 26,7 GWh)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dke.de/de/arbeitsfelder/energy/netzintegration-von-speichern |titel=Netzintegration von Speichern: Eckstein für Erneuerbare Energien |sprache=de |abruf=2024-10-05}}</ref>

Das Bild unten zeigt den aggregierten Pumpspeichereinsatz in Deutschland zusammen mit der dortigen Solareinspeisung (installierte Leistung 74,1 GW<ref name=":2" />) und der Residuallast (Last abzüglich Wind- und Solareinspeisung). Pumpspeicher (dunkelrot) nehmen im Wesentlichen nachts Energie auf und speisen sie zur Morgen- und Abendspitze der Last wieder ein. Die Mittagsspitze der Solareinspeisung wird ebenfalls im Winter bei hoher Sonneneinstrahlung (im Sommer grundsätzlich) abgesägt.
[[Datei:Pumpspeicher und Solar Jan2024.png|zentriert|mini|743x743px|Einsatz Pumpspeicher und Solareinspeisung, BZN DE-LU, Jan 2024, Daten Entso-E Transparenzplattform]]
Der Blick auf die Sommerdaten zeigt, dass die Pumpspeicher der deutschen Regelzone bei starker Solareinspeisung nunmehr zur Mittagszeit ihre maximale Stromaufnahme haben und damit auf die Einspeisespitze der Solaranlagen reagieren.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Energie/Unternehmen_Institutionen/ErneuerbareEnergien/Speicherpapier.pdf?__blob=publicationFile&v=1 |titel=Regelungen zu Stromspeichern im deutschen Strommarkt |hrsg=Bundesnetzagentur |seiten=3 |format=PDF |sprache=de |abruf=2024-10-21}}</ref> Im Vergleich zum Lastgradienten der Solareinspeisung im Sommer und den hohen Leistungswerten der Residuallast ist die in Deutschland verfügbare Speicherleistung gering.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Energie/Unternehmen_Institutionen/ErneuerbareEnergien/Speicherpapier.pdf?__blob=publicationFile&v=1 |titel=Regelungen zu Stromspeichern im deutschen Strommarkt |hrsg=Bundesnetzagentur |seiten=4ff |format=PDF |sprache=de |abruf=2024-10-21}}</ref>
[[Datei:Pumpspeicher und Solar Jul2024.png|zentriert|mini|743x743px|Einsatz Pumpspeicher und Solareinspeisung in DE-LU im Juli 2024, Daten Entso-E Transparenzplattform]]

== Berechnung ==
Die Residuallast ''R'' zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet sich aus der von allen Verbrauchern in Summe nachgefragten momentanen Leistung ''N'' und dem zu einem Zeitpunkt unbeeinflussbar vorhandenen Anteil an angebotener Leistung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien ''F<sub>EE</sub>'' wie folgt:<ref name="next1" />

:<math>R = N - F_{EE}</math>

== Residuallastschwankungen ==
Die Residuallast ist abhängig vom räumlichen Betrachtungsgebiet (z. B. Versorgungsgebiet eines [[Stromnetzbetreiber|Netzbetreibers]]). Über größere Gebiete ergeben sich Ausgleichseffekte, dabei nehmen die [[Übertragungsverlust]]e im Stromnetz zu. Netzausbau, das heißt die Behebung von Netzengpässen, und der Ausbau der Grenzübergangskapazitäten ermöglicht einen besseren überregionalen Ausgleich.<ref name="next1" />

Ausgleichende Effekte in der erneuerbaren Erzeugung selbst, d. h. wenn ein Windpark in Deutschland nicht produziert, produziert einer an der Atlantikküste, ergeben sich nur über sehr große Entfernungen. So kommt eine Untersuchung der Technischen Universität Wien zu dem Ergebnis, dass die zeitliche Variabilität der Windenergieerzeugung sich bei einer gleichmäßigen Verteilung der Anlagen über Gesamteuropa stark senken lässt, während die gesamtdeutsche Windenergieerzeugung ähnlich volatil ist wie die eines einzelnen norddeutschen Standortes.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.tugraz.at/fileadmin/user_upload/Events/Eninnov2012/files/lf/LF_Fattinger.pdf |titel=Analyse der Variabilität der Windenergieerzeugung über Europa |format=PDF |sprache=de |abruf=2024-02-20}}</ref> Noch weniger Ausgleichspotential zeigt die Solareinspeisung. Bei weiterem Ausbau wird dasselbe konische Profil weiter hochskaliert. Wenn Solareinspeisung mit lokalen Stromspeichern kombiniert wird, sinkt allerdings die Netzlast an hellen Tagen, da der Strombedarf außerhalb des beobachtbaren Netzes zum Teil bereits lokal abgedeckt wird.

Saisonale Schwankungen – bei der Photovoltaik sind die Sommererträge hoch, bei Windkraft sind die Wintererträge hoch – wirken sich entlastend auf die Residuallast aus.<ref name="iwes1" /> Dabei gab es jedoch in einem Zeitraum von 40 Jahren (1980–2019) bisher jedes Jahr einen Zeitraum von etwa fünf aufeinanderfolgenden Tagen mit einem durchschnittlichen Windkapazitätsfaktor von unter 10 % und alle zehn Jahre einen entsprechenden Zeitraum von knapp acht Tagen. Das heißt in diesen Tagen liegt die Windeinspeisung bei unter 10 % der installierten Nennleistung. Diese Dauer verringerte sich, wenn nur die Wintermonate (mit geringer Solareinspeisung) berücksichtigt werden. Das längste Ereignis in diesem Zeitraum dauert fast zehn Tage (siehe [[Dunkelflaute]]).<ref>{{Internetquelle |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab91e9 |titel=Frequency and duration of low-wind-power events in Germany |sprache=de |abruf=2024-02-29}}</ref>

Zeitlich starke Schwankungen der Residualleistung können verbraucherseitig durch [[Laststeuerung]] vermindert werden, indem der Strombedarf von Stromkunden, ähnlich wie bei [[Lastabwurfkunden]], dem Angebot der fluktuierenden Einspeisung angepasst wird. Weitere künftige Möglichkeiten stellen auch der Ausbau von Speichertechnologien, zentrale [[Pumpspeicherkraftwerk]]e, lokale (dezentrale) Energiespeicher oder auf Akkumulatoren basierenden [[Unterbrechungsfreie Stromversorgung|unterbrechungsfreien Stromversorgungen]] (USV) dar.

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="schwab1">{{BibISBN|9783662553152|Kapitel=Kapitel 2.1.2 Energiewende | Seiten = 21 – 33 }}</ref>
<ref name="next1">{{Internetquelle|url=https://www.next-kraftwerke.de/wissen/strommarkt/residuallast|titel=Was ist die Residuallast?|autor=|hrsg=Next Kraftwerke|werk=|datum=|sprache=de|abruf=2017-03-09}}</ref>
<ref name="iwes1">{{Internetquelle | url = http://www.bee-ev.de/_downloads/publikationen/studien/2010/100119_BEE_IWES-Simulation_Stromversorgung2020_Endbericht.pdf | titel = Stromversorgung in Deutschland nach dem Ausbauszenario der Erneuerbaren-Energien-Branche | datum = Dezember 2009 | hrsg =Fraunhofer IWES |format=PDF | abruf = 2012-02-25 | offline = ja | archiv-url = https://web.archive.org/web/20120120183724/http://www.bee-ev.de/_downloads/publikationen/studien/2010/100119_BEE_IWES-Simulation_Stromversorgung2020_Endbericht.pdf | archiv-datum = 2012-01-20}}</ref>
</references>

[[Kategorie:Elektrische Energieverteilung]]
[[Kategorie:Erneuerbare Energien]]

Residuallast - Versionsgeschichte

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