Abregelung: warum kostenloser Strom weggeworfen wird
Ein stillstehender Windpark an einem windigen Tag verletzt den gesunden Menschenverstand. Die Turbinen funktionieren, der Wind ist umsonst, der Strom würde nichts kosten - und jemand hat den Betreiber angewiesen, anzuhalten. Die Anweisung ist meist richtig, und die Gründe sagen mehr über Netze aus als über Wind.
Warum eine funktionierende Turbine anhalten soll
Der erste und größte Grund ist der Engpass. Windvorkommen liegen meist dort, wo keine Menschen sind - Nordschottland, Westtexas, die Innere Mongolei, die deutsche Nordseeküste. Die Nachfrage ist anderswo, und die Leitungen dazwischen sind endlich. Übersteigt die Einspeisung, was der Korridor tragen kann, muss etwas nachgeben, und das ist die Erzeugung vor dem Engpass.
Die deutsche Fassung ist gut dokumentiert: norddeutscher Wind übersteigt regelmäßig die Nord-Süd-Übertragungskapazität, also werden Turbinen abgeregelt, während die süddeutsche Nachfrage von anderen Anlagen gedeckt wird. Der Netzausbau, der das beheben sollte, hat weit länger gedauert als geplant, überwiegend wegen Planungs- und Genehmigungsverfahren und nicht wegen der Technik.
Der zweite Grund ist die Mindesterzeugung. Thermische Kraftwerke können nicht auf null gehen und schnell zurückkommen. Ein Kernkraftwerk oder ein großer Kohleblock hat ein technisches Minimum, unterhalb dessen er ganz abschalten muss, was dann viele Stunden zur Umkehr braucht. Um drei Uhr nachts bei starkem Wind steht ein Betreiber vielleicht vor der Wahl, Wind abzuregeln oder eine Anlage abzuschalten, die zum Frühstück gebraucht wird. Wind abzuregeln ist oft der günstigere Fehler.
Der dritte ist Stabilität. Ein Mindestbestand synchroner Maschinen war historisch für Trägheit und Kurzschlussleistung nötig, weshalb ein Betreiber thermische Anlagen mitunter aus Stabilitäts- statt aus Energiegründen am Netz hielt - und Erneuerbare abregelte, um Platz zu schaffen. Diese Beschränkung lockert sich, seit netzbildende Umrichter und Phasenschieber die Leistung übernehmen.
Was ein negativer Preis bedeutet
In mehreren europäischen Märkten und Teilen der USA fallen die Großhandelspreise inzwischen hunderte Stunden im Jahr unter null. Ein negativer Preis heißt, dass ein Erzeuger fürs Liefern zahlt, was absurd klingt und sich unmittelbar aus den Anreizen ergibt.
Ein Windpark mit einer je erzeugter Megawattstunde gezahlten Förderung verliert diese, wenn er anhält. Beträgt die Förderung 50 Euro, nimmt der Betreiber vernünftigerweise jeden Preis über minus 50 hin, statt abzuschalten. Zugleich nimmt ein thermisches Kraftwerk, dem ein teures Abfahren und Wiederanfahren bevorsteht, lieber für einige Stunden einen negativen Preis hin. Beide verhalten sich sinnvoll, und der Marktpreis wird dadurch negativ.
Negative Preise sind also ein Anzeiger, keine Fehlfunktion. Sie markieren Stunden, in denen das System mehr Erzeugung hat, als es nutzen kann, und keinen günstigen Weg, sie zu speichern oder zu bewegen. Sie schaffen zugleich den Geschäftsfall für das, was den Überschuss aufnähme: Batterien laden, Elektrolyseure laufen, industrielle Lasten verschieben sich in dieses Fenster.
Die Fördergestaltung hat sich seither angepasst. Differenzverträge zahlen in mehreren Ländern während negativer Preisstunden nicht mehr, was den Anreiz beseitigt, in einen gesättigten Markt einzuspeisen. Damit folgt Abregelung dem Preis statt einer Anweisung, und das ist die effizientere Anordnung.
Wie viel zu viel ist
Die naheliegende Antwort lautet, jede Abregelung sei Verschwendung. Die Systemantwort lautet, dass das letzte Prozent von allem teuer ist, und hier ist es nicht anders.
Man nehme einen Korridor, der 200 Stunden im Jahr überlastet ist. Genug Leitung für den Spitzenfluss zu bauen heißt, für diese 200 Stunden zu bauen, und diese Leitung steht die übrigen 8.560 unterausgelastet. Die Kosten der Leitung sind gegen den Wert der Energie zu halten, die sie rettete, und jenseits eines gewissen Punktes verliert die Leitung. Dasselbe gilt für Speicher, die auf den seltensten Überschuss ausgelegt sind.
Systemplaner behandeln Abregelung deshalb als wirtschaftliche Größe, die zu optimieren ist, und nicht als Fehler, der zu beseitigen wäre. Übliche Zielwerte in Systemen mit hohem Erneuerbaren-Anteil liegen bei wenigen Prozent der jährlichen Erzeugung - genug, um das Netz nicht zu übergolden, niedrig genug, dass nicht erhebliche saubere Energie weggeworfen wird.
Wo sich Abregelung ballt, lohnt Investition. Ein wiederholt überlasteter Korridor ist ein Argument für eine Leitung. Wiederkehrende Mittagsüberschüsse sind ein Argument für Speicher oder dafür, industrielle Last in diese Stunden zu verlegen. Abregelungsdaten sind faktisch eine Karte davon, wo dem System Flexibilität am meisten brächte, und Betreiber veröffentlichen sie genau deshalb.
Was einen Überschuss aufnimmt
Batterien sind die am schnellsten wachsende Antwort und für Tageszyklen am besten geeignet. Eine Vierstundenbatterie, die durch einen solaren Mittagsüberschuss lädt und in die Abendspitze entlädt, trifft das häufigste Abregelungsmuster, und ihre Wirtschaftlichkeit hat sich mit fallenden Zellkosten verbessert.
Wasserstoff ist der übliche Vorschlag für längere Überschüsse, weil ein Elektrolyseur unstetig laufen kann und der Wasserstoff sich hält. Die Schwierigkeit ist, dass ein nur in Überschussstunden laufender Elektrolyseur eine niedrige Auslastung hat, und eine kapitalintensive Anlage mit niedriger Auslastung ist je Einheit teuer - dieselbe Rechnung, die jede andere kapitalschwere Technik bestimmt.
Flexible Nachfrage ist womöglich der günstigste Abnehmer. Ein industrieller Prozess, der laufen kann, wenn Strom umsonst ist, ein Rechenzentrum, das nicht dringende Rechenlast verschiebt, Fahrzeugladung im Überschussfenster - nichts davon verlangt neue Erzeugung oder Speicher, nur die Fähigkeit, sich zeitlich zu bewegen.
Kupplung ist das unmittelbarste Mittel, wo die Geografie es zulässt, denn ein Überschuss in einer Region ist meist keiner in der nächsten. Das macht grenzüberschreitende Leitungen zu einem der wirksamsten verfügbaren Mittel gegen Abregelung, und davon handelt die nächste Seite dieses Bereichs.
Häufige Fragen
Was ist Abregelung?
Das absichtliche Senken erneuerbarer Einspeisung, die sonst hätte erzeugt werden können, in der Regel auf Anweisung des Netzbetreibers. Sie geschieht bei Netzengpässen, wenn andere Anlagen nicht weiter heruntergefahren werden können oder wenn die Preise unter null gefallen sind.
Warum baut man nicht einfach mehr Leitungen?
Weil eine für die seltensten Engpassstunden bemessene Leitung den Rest des Jahres unterausgelastet steht und ihre Kosten gegen den Wert der geretteten Energie zu halten sind. Jenseits eines gewissen Punktes ist etwas Abregelung günstiger als die Leitung, weshalb Systeme einen kleinen Prozentsatz anstreben statt null.
Was bedeutet ein negativer Strompreis?
Dass Erzeuger fürs Liefern zahlen. Ein Windpark mit Förderung je Megawattstunde verliert sie beim Anhalten und nimmt deshalb Preise bis zur Höhe dieser Förderung hin; ein thermisches Kraftwerk mit teurem Wiederanfahren nimmt lieber einige negative Stunden hin. Beide verhalten sich rational, und der Preis fällt dadurch unter null.
Ist Abregelung ein Zeichen, dass Erneuerbare zu weit gegangen sind?
Sie ist ein Zeichen dafür, wo Flexibilität fehlt. Abregelung ballt sich auf bestimmten Korridoren und in bestimmten Stunden, und diese Ballung ist eine Karte davon, wo sich Speicher, Netzausbau oder verschiebbare Nachfrage rechnen würden. Betreiber veröffentlichen die Daten zu diesem Zweck.
Was kann erneuerbare Überschüsse aufnehmen?
Batterien bewältigen Tageszyklen am besten und haben sich mit fallenden Zellkosten verbessert. Elektrolyseure können längere Überschüsse nutzen, leiden aber unter niedriger Auslastung, was ihre Kosten je Einheit erhöht. Flexible Nachfrage - industrielle Prozesse, Rechenzentren, Fahrzeugladung - ist oft am günstigsten, weil sie keine neue Anlage verlangt, nur die Fähigkeit, sich zeitlich zu bewegen.
