Duck Curve und Curtailment: zwei Folgen der Integration erneuerbarer Energien
Die Duck Curve und Curtailment im Stromsystem sind zwei Konzepte, die erklären helfen, wie erneuerbare Energien in das traditionelle Stromnetz integriert werden. Schauen wir uns das Schritt für Schritt an.
Inhaltsverzeichnis
Erneuerbare Systeme als Alternative
Die Duck Curve: das Ungleichgewicht zwischen Nachfrage und Photovoltaik-Erzeugung
Curtailment: wenn zu viel erneuerbarer Strom im Netz ist
Lösungen für Duck Curve und Curtailment: Smart Grids und Energiespeicher
Erneuerbare Systeme als Alternative
Die wachsende —und nachvollziehbare— Sorge über die schädlichen Umweltauswirkungen konventioneller Kraftwerke hat dazu geführt, dass wir seit einigen Jahren über deutlich mehr Kapazität zur Erzeugung erneuerbarer Energie verfügen. Gleichzeitig nehmen diese Energiequellen im Energiemix vieler Länder eine immer wichtigere Rolle ein.
Was bedeutet das für uns als Verbraucher? Grundsätzlich sollte es uns nicht direkt betreffen. Gleichzeitig sollten wir aber verstehen, dass ein höherer Anteil erneuerbarer Energien im Stromsystem gewisse Anpassungen erfordert und auch mit bestimmten Risiken verbunden ist.
Zwei Begriffe tauchen besonders häufig auf, wenn es um die Integration erneuerbarer Energien in Stromnetze geht: die Duck Curve und Curtailment. Sehen wir uns an, was sie bedeuten.
Die Duck Curve: das Ungleichgewicht zwischen Nachfrage und Photovoltaik-Erzeugung
Was ist die Duck Curve?
Duck Curve nennt man die Grafik, die das Ungleichgewicht zwischen der Stromerzeugung durch Photovoltaik und der Stromnachfrage der Verbraucher im Tagesverlauf zeigt. Die Duck Curve wurde erstmals vom kalifornischen Übertragungsnetzbetreiber CAISO (California Independent System Operator) bekannt gemacht.
Warum entsteht die Duck Curve?
Die höchsten Nachfragespitzen entstehen meist am späten Tag, wenn es kein Sonnenlicht mehr gibt und Solarenergie daher nicht mehr helfen kann. Die höchste Solarstromproduktion findet dagegen tagsüber statt —vorausgesetzt, es ziehen keine Wolken auf—, also genau dann, wenn die Nachfrage meist deutlich niedriger ist.
Dieses Ungleichgewicht lässt sich in der folgenden Grafik erkennen. Sie zeigt die Nachfrage, die nicht durch Photovoltaik-Erzeugung gedeckt wird. Die Form erinnert an eine Ente, daher spricht man von der „Duck Curve“.
Was bedeutet das konkret? Genau dann, wenn wir Solarenergie am dringendsten bräuchten, um das Licht einzuschalten oder das Abendessen zu kochen, können wir uns nicht auf sie verlassen. Stattdessen müssen wir auf andere Energiequellen zurückgreifen, vor allem auf konventionelle. Das kann Auswirkungen auf die Umwelt haben, wenn nicht genügend Wasserkraft oder andere steuerbare erneuerbare Energiequellen zur Verfügung stehen.
Curtailment: wenn zu viel erneuerbare Energie im Netz vorhanden ist
Vielleicht hast du diesen Begriff in letzter Zeit schon einmal gehört. Die Grundregel des Stromsystems lautet: Angebot und Nachfrage müssen immer im Gleichgewicht sein. Wir müssen also genauso viel Strom verbrauchen, wie wir produzieren.
Eine weitere Besonderheit erneuerbarer Erzeugungssysteme ist ihre hohe Variabilität. Wir können weder die Windstärke noch das Auftreten von Wolken kontrollieren. Natürlich gibt es Muster, die wir erkennen können, etwa Regionen mit besonders viel Wind oder Gebiete ohne Schatten, in denen Sonnenlicht besser genutzt werden kann. Trotzdem bleibt ein hohes Maß an Schwankung bestehen.
Was ist Curtailment?
Wenn wir bei der Duck Curve von den Stunden sprechen, in denen die Photovoltaik-Erzeugung die Nachfrage nicht decken kann, beschreibt Curtailment genau das Gegenteil: einen Überschuss an erneuerbarer Energie, den das Stromnetz nicht aufnehmen oder steuern kann. Das kann sogar zu sehr niedrigen oder nahezu null liegenden Strompreisen führen.
In solchen Fällen muss der Netzbetreiber die Erzeugungsanlage kontaktieren und sie auffordern, die Produktion zu reduzieren oder ganz zu stoppen, weil nicht genügend Nachfrage vorhanden ist oder das Netz diese Energie nicht aufnehmen kann.
Am Ende wird diese verfügbare Energie in Form von Wind oder Sonnenlicht nicht genutzt, weil sie nicht effizient verbraucht, gespeichert oder transportiert werden kann.
Lösungen für die Duck Curve und Curtailment: Smart Grids und Energiespeicherung
Smart Grids
Mögliche Lösungen zur Verringerung von Curtailment und zur Abflachung der Duck Curve bestehen unter anderem darin, die Netzkapazität zu verbessern, damit das System Angebot und Nachfrage effizienter ausgleichen kann.
In den letzten Jahren hat der Begriff Smart Grids zunehmend an Bedeutung gewonnen. Damit sind intelligente Stromnetze gemeint, die mithilfe digitaler Technologien Schwankungen zwischen Angebot und Nachfrage besser vorhersagen und effizienter sowie nachhaltiger steuern können.
Flexibilität durch Energiespeicherung
Eine weitere Lösung besteht darin, Stromsysteme flexibler zu machen. Wie lässt sich das erreichen?
Auf Netzebene setzen einige Länder bereits Systeme ein, die als FESS bekannt sind: Flywheel Energy Storage Systems. Dabei handelt es sich um große Schwungräder oder Trägheitsspeicher, die das Netz stabilisieren, indem sie die notwendige Frequenz aufrechterhalten: 50 Hz in Europa und 60 Hz in Amerika. Im Grunde übernehmen sie einige Funktionen traditioneller Erzeugungssysteme, sind aber besser an die Schwankungen erneuerbarer Energien angepasst.
Auf Haushalts-, Unternehmens- und Industrieebene gelten Lithium-Eisenphosphat-Batterien —LiFePO4— als interessante Alternative, um Energie dann zu speichern, wenn sie verfügbar ist, und sie dann zu nutzen, wenn sie gebraucht wird. Ein sehr klares Beispiel wäre die Speicherung von Solarenergie, die tagsüber erzeugt wird, um sie nachts zu verwenden, wenn die Nachfrage besonders stark steigt.
Bei LILAK konzentrieren wir uns lieber auf Lösungen als auf Probleme, auch wenn es sehr wichtig ist, diese Probleme zu verstehen. Deshalb glauben wir, dass kleine Energiespeichersysteme für Verbraucher, in Form von Lichtreserven, einen kleinen, aber relevanten Beitrag zu sicheren und nachhaltigen Stromsystemen leisten können. Außerdem können sie bei Problemen im Netz eine nützliche Ressource sein.
Damit sind wir am Ende dieses neuen Beitrags angekommen. Wir hoffen, dass du ihn genauso interessant findest wie wir. Und falls es in den nächsten Tagen zu einem Stromausfall kommen sollte —auch wenn wir natürlich hoffen, dass das nicht passiert—, hilft dir diese Information vielleicht dabei zu verstehen, was gerade geschehen könnte.