In Deutschland schreitet der Ausbau erneuerbarer Energien seit Jahren stark voran. In kurzer Zeit sind viele neue Solar- und Windkraftanlagen in Betrieb gegangen – eine positive Entwicklung für die Energiewende und die Eigenversorgung von Betrieben. Gleichzeitig führt dieser schnelle Zuwachs in einigen Regionen zunehmend zu Engpässen im Stromnetz. Woran liegt das? Und welche Möglichkeiten gibt es, damit umzugehen?
Ein Netzengpass entsteht, wenn die Kapazität des Stromnetzes nicht ausreicht, um die aktuell benötigte oder eingespeiste Strommenge zu transportieren. Das bedeutet: Das Netz kann die Versorgung oder Einspeisung zeitweise nicht vollständig aufnehmen oder weiterleiten.
In den vergangenen Jahren ist die Nachfrage nach Strom in Deutschland stark gestiegen. Immer mehr Anwendungen werden elektrifiziert – sowohl in privaten Haushalten als auch in Unternehmen. Geräte, die früher mit Gas oder Kraftstoff betrieben wurden, werden zunehmend durch elektrische Alternativen ersetzt, etwa beim Heizen, Kochen oder in der Mobilität. Auch in der Wirtschaft erfolgt der Umstieg von fossilen Energieträgern auf elektrische Antriebe und Maschinen. Diese Entwicklung führt dazu, dass das Stromnetz immer stärker belastet wird.
Darüber hinaus führen technologische Fortschritte dazu, dass immer mehr Strom direkt vor Ort erzeugt wird, insbesondere durch Photovoltaikanlagen. Der Anteil von Haushalten und Unternehmen mit eigener Stromerzeugung steigt in Deutschland kontinuierlich. Energie, die nicht direkt selbst verbraucht wird, wird in das öffentliche Netz eingespeist. Auch dieser Strom muss über das Netz transportiert werden und beansprucht somit Übertragungskapazitäten. Sind diese Kapazitäten begrenzt, kommt es zu Netzengpässen.
Netzengpässe treten nicht den ganzen Tag über auf. Es gibt zwei Ursachen für Netzengpässe. Beide haben unterschiedliche Spitzenzeitpunkte.
Der erste Spitzenzeitpunkt ist die Nachfragespitze. Sie entsteht, wenn so viel Strom gleichzeitig aus dem Netz benötigt wird, dass die verfügbare Transport- und Lieferkapazität an ihre Grenzen stößt. Diese Spitzen treten häufig in den Abendstunden auf – zum Beispiel, wenn Menschen nach Hause kommen, kochen, Wäsche waschen oder ihr Elektroauto laden. Durch den insgesamt steigenden Stromverbrauch hat sich dieser Druck in den letzten Jahren weiter erhöht. Das Stromnetz ist vielerorts nicht für diese gleichzeitigen Lastspitzen ausgelegt.
Der zweite Spitzenzeitpunkt ist die Einspeisespitze. Sie entsteht, wenn so viel Strom gleichzeitig in das Netz eingespeist wird, dass die verfügbaren Netzkapazitäten an ihre Grenzen stoßen. Diese Situation tritt häufig tagsüber auf – vor allem dann, wenn Photovoltaikanlagen viel Energie erzeugen, der Verbrauch jedoch gering ist, weil viele Menschen außer Haus sind. Mit dem weiteren Ausbau der Solarenergie steigt auch die Belastung des Stromnetzes. In Regionen mit hoher Einspeisung kann dies zu Überlastungen und Netzengpässen führen.
Die Überlastung des Netzes hat vor allem zwei Folgen.
Bei hoher Netzauslastung kann es zu Spannungseinbrüchen im Stromnetz kommen. Das kann dazu führen, dass Leuchten flackern, Geräte nicht einwandfrei funktionieren oder sich Wärmepumpen und andere Anlagen abschalten. Da Nachfragespitzen vergleichsweise gut prognostizierbar sind, können sie in der Regel durch konventionelle Kraftwerke und Regelenergie ausgeglichen werden, indem kurzfristig zusätzliche Leistung bereitgestellt wird.
Während einer Einspeisespitze steigt die Spannung im Stromnetz an. Für Betreiber von Solaranlagen kann das spürbare Folgen haben. Überschreitet die Netzspannung den zulässigen Grenzwert von 253 Volt, schaltet sich der Wechselrichter automatisch ab. Das schützt zwar das Netz – bedeutet aber auch: Ihre Anlage produziert in dieser Zeit keinen nutzbaren Strom. Für Sie gehen dadurch Erträge verloren.
Das Stromnetz ist in vielen Regionen derzeit nicht auf die heutigen Last- und Einspeisesituationen ausgelegt. Ein Ausbau der Netzinfrastruktur ist daher erforderlich, erfolgt jedoch schrittweise über einen längeren Zeitraum. Die Netzbetreiber planen und realisieren in den kommenden Jahren Maßnahmen zur Erweiterung und Verstärkung des Stromnetzes. Parallel dazu werden auf politischer und kommunaler Ebene die notwendigen planerischen und rechtlichen Rahmenbedingungen für den Netzausbau geschaffen.
Es gibt zudem finanzielle Anreize, um Erzeugung und Verbrauch besser aufeinander abzustimmen. Dazu zählen unter anderem dynamische Stromtarife, bei denen sich der Preis je nach Angebot und Nachfrage verändert. Sie schaffen Anreize, Strom bei hohem Angebot stärker zu nutzen und bei knapper Verfügbarkeit zu sparen. Auch Energiespeichersysteme tragen dazu bei, Strom gezielt zwischenzuspeichern und bedarfsgerecht wieder bereitzustellen. Auf diese Weise lassen sich Erzeugung, Verbrauch und Netzauslastung besser in Einklang bringen.
Bildquelle: TenneT. Neue Stromautobahn zwischen Eemshaven und Vierverlaten
Es gibt keine kurzfristige Lösung für Netzengpässe. Es bestehen jedoch verschiedene Möglichkeiten, mit ihnen umzugehen.
Erzeugen Sie Ihren eigenen Strom, lohnt es sich, den Energieverbrauch zeitlich daran anzupassen. Haben Sie beispielsweise eine Photovoltaikanlage und ein Elektroauto, laden Sie dieses idealerweise tagsüber, wenn viel Solarstrom zur Verfügung steht. Nutzen Sie Windenergie, kann der Verbrauch auch an windstarken Tagen gezielt verlagert werden. So bleibt die erzeugte Energie direkt vor Ort, und es wird keine zusätzliche Netzkapazität benötigt. Diese zeitgleiche Nutzung von Erzeugung und Verbrauch bezeichnet man als Gleichzeitigkeit. Sie ist ein zentraler Baustein für eine möglichst hohe Eigenversorgung mit Strom.
Speichern Sie die von Ihnen erzeugte Energie. Energiespeicher werden in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen, da sie helfen, die Auswirkungen von Netzengpässen zu verringern. Wind- und Solarenergie sind zwar zuverlässige erneuerbare Energiequellen, stehen jedoch nicht jederzeit bedarfsgerecht zur Verfügung. Zudem lässt sich der eigene Verbrauch nicht immer vollständig an die aktuelle Erzeugung anpassen. Mit einem Batteriespeicher kann überschüssige Energie zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden, wenn keine Sonnen- oder Windenergie verfügbar ist. Das erhöht die Gleichzeitigkeit Ihres Energiesystems deutlich und macht Sie unabhängiger vom Stromnetz. Energiespeicher gleichen dabei vor allem tageszeitliche Schwankungen aus. Für den Ausgleich über das Jahr hinweg ist die Kombination aus Wind und Solar besonders effizient: Wind liefert vor allem im Winter Energie, Solar im Sommer.
Sie erzeugen Ihre Energie nicht selbst? Dann hilft es trotzdem, wenn Sie Ihren Energieverbrauch so weit wie möglich außerhalb der Spitzenzeiten planen. Das heißt natürlich nicht, dass Sie überhaupt keinen Strom verbrauchen dürfen, aber was Sie gut planen können, können Sie dann zur Zeit der Angebotsspitze tun.
In diesem Artikel liegt der Fokus vor allem auf Solarmodule und weniger auf Kleinwindkraftanlagen. Zwar speist auch eine Windkraftanlage Strom in das Netz ein und nutzt damit Netzkapazitäten. Dennoch führt Windenergie in der Praxis seltener zu Netzengpässen als Solarstrom. Der Grund dafür ist, dass die Stromerzeugung aus Wind gleichmäßiger über das Jahr verteilt ist. Zudem fallen die Unterschiede zwischen Erzeugungsspitzen und Erzeugungstälern geringer aus als bei Photovoltaik, deren Produktion stark von Tageszeit und Jahreszeit abhängt.
Eine Windkraftanlage kann nicht nur tagsüber, sondern auch abends und nachts Energie erzeugen. Da die Stromerzeugung aus Wind dezentraler und zeitlich gleichmäßiger erfolgt als bei Photovoltaik, eignet sie sich besonders gut für den kontinuierlichen Strombedarf von (landwirtschaftlichen) Betrieben. Wird der selbst erzeugte Strom direkt vor Ort verbraucht, muss keine Energie in das Netz eingespeist oder aus dem Netz bezogen werden. Dadurch wird keine zusätzliche Netzkapazität beansprucht, was zu einer geringeren Belastung des Stromnetzes beiträgt.