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Regelenergie: Die Energie für Netzstabilität

Immer wieder ist im Zusammenhang mit der Energiewende oder etwa bei der Elektromobilität von Regelenergie die Rede. Doch was ist das genau, wofür braucht man sie – und wer sitzt da eigentlich am Regler? Für flexible Unternehmen bietet sie gleichzeitig eine Chance, zusätzliche Einnahmen durch Regelenergievermarktung zu erzielen.

Regelenergie gleicht Schwankungen im Stromnetz aus

Immer wenn wir ein Gerät einschalten, ist Strom einfach da. Einfach? Nicht ganz: Dahinter steckt eine anspruchsvolle Aufgabe, die von den vier deutschen Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB) andauernd gelöst werden muss. Denn Strom muss im gleichen Moment geliefert werden, in dem er verbraucht wird, da er sich im Verbundnetz nicht speichern lässt. Und nicht nur der Verbrauch schwankt ständig, auch die Erzeugung in den Kraftwerken ist volatil. Neben Kraftwerken, die rund um die Uhr laufen, gibt es Zehntausende kleiner Anlagen, die Strom ins Netz einspeisen, und Millionen von Photovoltaik-Anlagen, die ebenfalls unregelmäßig Strom liefern. Mittlerweile können Windkraft und Photovoltaik an sonnigen und windreichen Tagen den kompletten Energiebedarf deutscher Haushalte decken. Herrscht an einem trüben Wintertag jedoch Flaute, sieht das komplett anders aus. Die Herausforderung für die Betreiber der großen Übertragungsnetze heißt also: eine stabile Frequenz des deutschen Stromnetzes von 50 Hertz (plus/minus 0,2 Hertz) zu garantieren. Dafür reichen Wettervorhersagen, Verbrauchsprognosen und Lastprofile nicht aus, sondern es ist ein ständiges Netzmanagement erforderlich.

Definition Regelenergie:

Regelenergie, auch Regelleistung genannt, gleicht die Schwankungen in der Netzfrequenz aus, die infolge schwankender Erzeugungsleistung und unregelmäßigen Verbrauchs ständig auftreten.

Positive Regelenergie ist Strom, der ins Netz eingespeist wird, um einer sinkenden Netzfrequenz entgegenzuwirken.

Negative Regelenergie ist Strom, der dem Netz entnommen wird, um einer zu stark steigenden Netzfrequenz entgegenzuwirken.

Ausgleichsenergie in dreierlei Reserven

Regelenergie wird aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an sie in drei verschiedene Arten aufgeteilt, so dass man auf die Dauer und die Abweichungen der Schwankungen optimal reagieren kann und Versorgungsunterbrechungen verhindert werden. Dabei wird die Regelenergie technisch und wirtschaftlich nach dem Grad ihrer Verfügbarkeit eingeordnet:

  • Die Primärreserve (PRL) stellt innerhalb von Sekunden Regelleistung bereit, um kleine Schwankunen Schwankungen im Stromnetz direkt zu stabilisieren - und das automatisch in Abhängigkeit von der momentanen Netzfrequenz. Dabei muss die Primärreserve innerhalb von 30 Sekunden voll zur Verfügung stehen und für bis zu 15 Minuten aufrecht erhalten werden. Zudem muss die Primärreserveleistung symmetrisch bereitgestellt werden. Für die PRL springen meistens Großkraftwerke ein.

  • Die Sekundärreserve (SRL) wird durch die ÜNB aktiviert und muss innerhalb von fünf Minuten Volllast erreichen. Für die SRL können zum Beispiel Wasser- oder Wärmekraftwerke genutzt werden.

  • Die Minutenreserve (MRL) wird wie die SRL vom ÜNB aktiviert und gleicht Schwankungen innerhalb einer Viertelstunde aus. Oft löst die Minutenreserve die Sekundär- und Primärreserve ab.
  Primärregelleistung Sekundärregelleistung Minutenregelleistung
Aktivierungszeit innerhalb von 30 Sek. innerhalb von 5 Min. innerhalb von 15 Min.
Bereitstellungsdauer 30 Sek. bis 5 Min. 5 Min. bis 15 Min. 15 Min. bis 1 Stunde
Zugriff Automatisiert frequenzabhängig, eigenständig Automatisch durch Übertragungsnetzbetreiber Automatisch oder manuell durch Übertragungsnetzbetreiber
Ausschreibungszeitraum Wöchentlich Täglich Täglich
Vergütung Ein Preis für Leistung & Arbeit Leistungs- & Arbeitspreis
Leistungs- & Arbeitspreis
Mindestangebot 1 Megawatt 1 Megawatt 1 Megawatt
Richtung positiv und negativ
positiv und/oder negativ positiv und/oder negativ

Woher kommt Regelenergie?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Regelleistung bereit zu stellen – sowohl von Verbraucher- als auch von Erzeugerseite. Wird mehr Energie im Netz benötigt, kann auf Verbraucherseite beispielsweise ein Großverbraucher wie eine große Aluminiumhütte ihren Verbrauch senken, also durch das Abschalten von Öfen weniger Leistung aus dem Netz entnehmen. Dadurch steht für andere Netzteilnehmer mehr Leistung zur Verfügung. Auf Erzeugerseite kann alternativ ein großes Kraftwerk angefahren werden und die fehlende Leistung bereitstellen. Anstelle eines einzelnen Verbrauchers kann auch durch die Aggregation beziehungsweise das Pooling verschiedener Anlagen Regelleistung bereitgestellt werden. Dabei werden mehrere Anlagen zu einem Verbund zusammengefasst und erbringen die nötige Regelleistung gemeinsam.

Da für die drei Regelleistungsarten unterschiedliche Aktivierungszeiten, Bereitstellungsdauern und Zugriffe ausgeschrieben werden, sind aber nicht alle Verbraucher, Erzeuger und virtuelle Netzwerke für alle Regelleistungsarten geeignet.

Strom nach Fahrplan

'Regelzonen der vier großen Übertragungsnetzbetreiber

Die vier ÜNB (TenneT TSO GmbH, 50 Hertz GmbH, Amprion GmbH und TransnetBW GmbH) sind jeweils in ihrer Regelzone für die Netzstabilität verantwortlich und damit verpflichtet, Schwankungen der Stromfrequenz so weit wie möglich zu verhindern. Dafür werden möglichst genaue Prognosen erstellt, wieviel Energie wann produziert und verbraucht wird. Diese Prognosen werden innerhalb sogenannter Bilanzkreise für jede Viertelstunde des folgenden Tages aufgestellt. Es gibt etwa 100 bis 200 Bilanzkreise je Regelzone. Abweichungen innerhalb einer Regelzone müssen durch Regelleistung ausgeglichen werden. Zusätzlich, da die Regelzonen untereinander durch Kuppelstellen verbunden sind, können fehlende oder überschüssige Strommengen auch im Verbundnetz, also Regelzonen-übergreifend umgeleitet und saldiert werden. Diese effiziente Regelung spart Kosten, zumal die Netze wesentlich öfter an kritische Grenzen stoßen und die Einsatzplanung für die Kraftwerke (Dispatch und Redispatch) immer komplizierter wird.

Die vier deutschen ÜNB halten zwischen 2.500 und 3.500 Megawatt Regelenergie vor. Das entspricht in etwa der Leistung von drei oder vier Großkraftwerken. Da die originäre Aufgabe der ÜNB der Netzbetrieb ist, existieren diese nicht physisch und stehen die meiste Zeit still, vielmehr bedienen sich der ÜNB bei den Stromkonzernen und deren Kraftwerkskapazitäten. Im Zuge der Liberalisierung des Strommarktes sind die Internet-Ausschreibungen hinzugekommen. In der Liste der etwa 60 Lieferanten von Regelenergie (Stand November 2018) sind überwiegend Kraftwerksunternehmen vertreten, zusätzlich auch Chemieunternehmen wie BASF und Evonik, eine Zink- und eine Aluminiumhütte. Über den Verbund mit den Regelenergieanbietern kann aber auch jedes Unternehmen diese Dienstleistung anbieten. Zum Beispiel ein Krankenhaus: Kliniken in Deutschland müssen zur Sicherung ihrer Energieversorgung große Notstromaggregate vorhalten. Genutzt werden diese nur selten, verursachen aber trotzdem Kosten. Stellt die Klinik die Aggregate einem Regelenergieanbieter zur Verfügung, erhält sie dafür nicht nur eine Vergütung für die Bereitstellung, sondern auch für den tatsächlichen Einsatz der Anlage.

Was kostet Regelenergie?

Die Preise schwanken heftig und sind auch für die Anbieter unvorhersehbar. Der Grund: Da Regelenergie exakt auf den Punkt bereitgestellt wird, wenn sie tatsächlich gebraucht wird, ist sie in diesem Fall oft ein sehr rares Gut. Daher sind die Erlöse für Regelenergieleistung viel höher als für normalen Strom. Über eine spezielle Internet-Plattform zur Vergabe von Regelleistung werden SRL sowie MRL täglich und PRL wöchenlich ausgeschrieben und zu Gebotspreisen gehandelt.

Die Vergütung der Regelenergie basiert auf dem Leistungs- und dem Arbeitspreis. Der Leistungspreis wird bei allen drei Regelenergiearten bereits für die Bereitschaft gezahlt, die Regelenergie im Bedarfsfall bereit zu halten. Für die Sekundär- und die Minutenreserveleistung wird zusätzlich der Arbeitspreis pro Megawatt geleisteter Regelarbeit vergütet. Bei der Primärregelleistung entfällt dieser Arbeitspreis, da sich die Abrufe bei der symmetrischen Bereitstellung über längere Zeiträume ausgleichen.

Das Vergabeverfahren für die SRL und MRL wurde zum 16.10.2018 angepasst. Seitdem fließt in den Gebotspreis nicht nur der Leistungspreis, sondern auch der Arbeitspreis mit ein. Der Arbeitspreis wird mit einem zusätzlichen Gewichtungsfaktor bedacht. Dieser Gewichtungsfaktor wird quartalsweise berechnet. Aus dem Leistungspreis, dem Arbeitspreis und dem Gewichtungsfaktor wird dann ein Gebotspreis gebildet. Diese Gebote werden aufsteigend in einer sogenannten Merit-Order sortiert: Beginnend mit den niedrigsten Geboten wird der Liste folgend allen Geboten der Zuschlag erteilt, bis die benötigte Menge an Regelenergie erreicht ist. Für den Abruf der Anlagen wird eine zusätzliche Merit-Order erstellt, und zwar nach dem Arbeitspreis aller Angebote, die einen Zuschlag erhalten haben. So wird die Reihenfolge der Abrufe im Bedarfsfall festgelegt, beginnend mit dem niedrigsten Arbeitspreis.

Eine Frage der Qualität

Alle Anbieter von Regelenergie müssen sich übrigens in einem strengen Verfahren präqualifizieren, bevor sie Regelleistung in einem der drei Segmente anbieten können. Auch erneuerbare Energieträger haben sich bereits qualifiziert – vorrangig, jedoch nicht nur, für negative Regelleistung. Diese wird bereitgestellt, indem sie ihre Leistung herunterregeln und so zur Senkung der Netzfrequenz beitragen.

Auch an anderer Stelle wächst die Vielfalt der Angebote ständig: So können Blockheizkraftwerke (BHKW) auch stromgeführt betrieben werden und ihr Nebenprodukt Wärme vorübergehend speichern. Tausende Dieselmotoren, die als Notstromaggregat fungieren, können sehr schnell mobilisiert werden, um Versorgungsunterbrechungen zu verhindern. Elektroautos, die wie die meisten Autos mehr als 20 Stunden am Tag stehen, könnten ihre Akkus dem Gesamtnetz zur Verfügung stellen. Sogar von intelligenten netzdienlichen Gebäuden und Quartieren ist neuerdings oft die Rede: Sie können sich zum Beispiel mit Erneuerbare-Energien-Anlagen darüber verständigen, wann sie die benötigte Leistung für Kühlschränke, Waschmaschinen und Wärmepumpen abrufen. In all diesen Fällen spielt die Digitalisierung in Form leistungsfähiger Informationstechnik eine wichtige Rolle.

Regelenergievermarktung: Quelle für attraktive Erlöse

Immer öfter bietet sich Unternehmen jetzt die Möglichkeit, eines der oben geschilderten Modelle zu nutzen und die Flexibilität der eigenen Energiesituation in zusätzliche Erlöse umzumünzen. Klassisch: das BHKW, das beinahe auf Knopfdruck von Wärme- auf Stromproduktion umschalten kann. Und erst recht das Notstromaggregat, das eine einstellige Zahl von Betriebsstunden aufweist, weil es nur im Zuge der regelmäßigen jährlichen Wartung läuft. Kühlhäuser können, mit einer intelligenten Temperaturregelung ausgestattet, Teil eines virtuellen Kraftwerks werden, das überschüssigen Strom aufnimmt oder seinen Strombezug flexibel gestaltet.

Energieversorger wie E.ON bieten ihren Kunden diese Möglichkeit und unterstützen bei der Regelenergievermarktung der Anlagen.

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