Die Energiewende verändert die Stromversorgung in Deutschland grundlegend. Marktteilnehmer und Netzbetreiber müssen neuen Anforderungen gerecht werden, um die so genannten Systemdienstleistungen für einen stabilen Betrieb des Stromversorgungssystems zu erbringen. Im Folgenden werden hierfür wichtige Instrumente und Maßnahmen näher erläutert.

Systemdienstleistungen

Systemdienstleistungen dienen zur Frequenzhaltung, Spannungshaltung, Versorgungswiederaufbau und Betriebsführung. Ein wichtiges Produkt zur Frequenzhaltung ist die Regelleistung. Die Regelleistung benötigt ein Elektrizitätsnetz, um Ungleichgewichte zwischen Ein- und Ausspeisungen auszugleichen. Sie bringt die Netzfrequenz wieder auf ihren Sollwert. Eine wichtige Maßnahme zur Spannungshaltung ist die Bereitstellung von Blindleistung. Traditionell wurden diese zentralen Systemdienstleistungen vor allem durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt. Beim verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien kann es beispielsweise vorkommen, dass zu Zeiten, in denen viel Wind- und Solarenergie eingespeist wird, weitgehend diese Anlagen die Nachfrage bedienen und kaum konventionelle Kraftwerke einspeisen. Fälle wie dieser stellen Netzbetreiber bei der notwendigen Stabilisierung der Stromversorgung zukünftig vor neue Herausforderungen. Dies gilt im Übertragungsnetz ebenso wie zunehmend auch im Verteilernetz. Wenn Betriebszeiten konventioneller Kraftwerke sinken, müssen verstärkt alternative Quellen wie dezentrale Erzeugungsanlagen oder alternative Konzepte für Systemdienstleistungen beispielsweise Regelenergie oder Blindleistung genutzt werden.

Im Falle eines vollständigen oder großräumigen Stromausfalls im europäischen Verbundnetz wird der Versorgungswiederaufbau heute auf Basis eines zentralen Konzepts realisiert - und zwar durch das Hochfahren schwarzstartfähiger Großkraftwerke auf Übertragungsnetzebene. Vor dem Hintergrund des steigenden Anteils an erneuerbaren Energien wird in Zukunft zu klären sein, inwieweit diese zumeist dezentralen Anlagen im Fall eines Versorgungswiederaufbaus genutzt werden können.

Im Rahmen der Betriebsführung müssen die Netzbetreiber das Stromnetz und alle angeschlossenen Erzeugungseinheiten und Lasten überwachen. Die Netzbetreiber sind angehalten, steuernd einzugreifen, um einen sicheren Betrieb des Gesamtsystems zu gewährleisten. Aufgrund seiner zunehmenden Komplexität steigt der Informations- und Steuerungsbedarf im Netzbetrieb, um die Systemstabilität zu gewährleisten.

Zu näheren Informationen zu Systemdienstleistungen siehe www.plattform-systemdienstleistungen.de.

Nachrüstung von Photovoltaik-, Windenergie-, Biomasse-, KWK- und kleinen Wasserkraftanlagen

Innerhalb der letzten Dekade hat die Einspeisung dezentraler Erzeugungsanlagen stark zugenommen. Die Einspeisung dieser dezentralen Anlagen erfolgt fast ausschließlich in das Verteilnetz.
Untersuchungen im Jahr 2011 hatten gezeigt, dass dezentrale Erzeugungsanlagen mit den damals geltenden Netzanschlussbedingungen eine Systemgefährdung für das Stromnetz darstellen können. Eine akute Gefährdung würde zum Beispiel durch eine großräumige Störung im europäischen Verbundnetz entstehen, falls die Netzfrequenz stark von 50,0 Hz abweicht (z. B. über 50,2 Hz oder unter 49,5 Hz). In einem solchen Fall würde durch eine automatische (frequenzabhängige) Abschaltung dieser dezentralen Anlagen unter bestimmten Bedingungen die Frequenz im Stromnetz schlagartig sinken und könnte nicht mehr durch Gegenmaßnahmen der Netzbetreiber aufgefangen werden.

Von diesem Problem betroffen sind Photovoltaik (PV-) Anlagen, Biomasse- und Windkraftanlagen, kleine KWK-Anlagen sowie kleine Wasserkraftanlagen.

50,2-Hertz-Problem

Bis 2011 mussten PV-Anlagen mit einer Regelung ausgestattet sein, die eine automatische Abschaltung der Anlage bei einer Überfrequenz im Stromnetz von 50,2 Hertz vorsah. Eine im Rahmen der Plattform "Zukunftsfähige Energienetze" von dem Beratungsunternehmen Ecofys erstellte Studie hat gezeigt, dass sich unter ungünstigen Umständen, d. h. bei Erreichen des kritischen Frequenzwertes von 50,2 Hertz bei gleichzeitiger Sonneneinstrahlung, in Deutschland PV-Anlagen mit einer Leistung von etwa 9 Gigawatt schlagartig abschalten würden (im Vergleich entspricht das der Leistung von ca. 9 bis 13 Großkraftwerken). Die im europäischen Verbundnetz vorgehaltene Regelreserve könnte maximal 3 Gigawatt auffangen. Eine kritische Netzsituation mit weit reichenden Folgen - bis zu einem Stromausfall - wäre dann nicht auszuschließen. Zur Beseitigung dieser Systemgefährdung ist eine Nachrüstung von PV-Bestandsanlagen unbedingt notwendig geworden.

Die Bundesregierung hat deshalb die Systemstabilitätsverordnung (SysStabV) erlassen. Die Verordnung verpflichtet die Betreiber von Elektrizitätsverteilernetzen zur Durchführung der Nachrüstung und die Anlagenbetreiber zur Mitarbeit. Die notwendigen Kosten für die Nachrüstung werden von den Netzbetreibern gemäß § 10 SysStabV und § 47 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) getragen.

49,5-Hertz-Problem

Es besteht nicht nur Handlungsbedarf bei PV-Anlagen, sondern auch bei Windenergie-, Biomasse-, KWK- und kleinen Wasserkraftanlagen. Eine im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums erstellte Studie ("Entwicklung einer Nachrüststrategie für Erzeugungsanlagen am Mittel- und Niederspannungsnetz zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz") zeigt, dass sich bei Absinken der Netzfrequenz auf 49,5 Hz aufgrund der damals geltenden technischen Anforderungen Anlagen mit einer installierten Leistung von insgesamt 27 GW automatisch abschalten. Sollte ein solcher Fall auftreten, könnten die Netzbetreiber das Stromnetz nicht mehr stabilisieren - mit weitreichenden Konsequenzen bis hin zum vollständigen Stromausfall. Die Frequenzschutzeinstellungen dieser Anlagen müssen daher geändert werden.

Im Rahmen der Plattform "Energienetze" wurde in enger Kooperationen mit den betroffenen Verbänden, den Netzbetreibern, der Bundesnetzagentur und den zuständigen Bundesministerien über die Nachrüstungsoptionen sowie über die rechtliche und organisatorische Ausgestaltung des Nachrüstungsprozesses beraten.

Die Systemstabilitätsverordnung ist geändert worden, um das 49,5-Hertz-Problem zu lösen und die Betreiber der rund 21.000 betroffenen Anlagen zu verpflichten, die Frequenzschutzeinstellungen ihrer Anlagen entsprechend den Vorgaben nachzurüsten.
Häufige Fragen und Antworten zur Änderung der Systemstabilitätsverordnung haben wir hier zusammengestellt.