Der Verbraucher im Stromsystem
Wie verbrauchen wir Energie? Dieser Teil der Kette ist dir wahrscheinlich am vertrautesten. Trotzdem möchten wir dir neue Einblicke vermitteln, damit du besser verstehst, welche Auswirkungen das Energiemanagement und die Umwandlung von Energie auf den Endverbraucher haben können, bevor der Strom in unseren Haushalten ankommt
Inhaltsverzeichnis
Angebot und Nachfrage von elektrischer Energie
Integration erneuerbarer Energien ins Stromsystem
PV-Eigenverbrauch und neue Herausforderungen für das Stromsystem
Angebot und Nachfrage von elektrischer Energie
Stromnachfrage jederzeit im Gleichgewicht sein.
Das heißt:
- Wir können nicht mehr Strom verbrauchen, als Kraftwerke in diesem Moment erzeugen können.
- Und die Kraftwerke sollten nicht deutlich mehr erzeugen, als gerade nachgefragt wird.
In der Praxis gilt: Es wird genau so viel Strom verbraucht, wie in diesem Moment erzeugt wird.
Wie verbrauchen wir Energie?
Der oder die Übertragungsnetzbetreiber*innen bzw. der Systemoperator des jeweiligen Landes sind dafür verantwortlich, dass Stromangebot und -nachfrage im Gleichlauf bleiben.
Wie funktioniert das?
Vereinfacht gesagt, stützt sich der Netzbetrieb darauf, dass es relativ klare Verbrauchsmuster gibt:
- Im Tagesverlauf treten die höchsten Lastspitzen meist am Abend auf, wenn wir nach Hause kommen, kochen, fernsehen und überall im Haus das Licht einschalten.
- Über die Woche betrachtet ist der Stromverbrauch an Werktagen in der Regel höher als am Wochenende.
- Im Jahresverlauf ist die Phase mit dem geringsten Stromverbrauch oft der späte Sommer und der frühe Herbst, wenn die Tage noch lang und die Temperaturen moderat sind.
Im Winter steigt die Stromnachfrage deutlich an: Wir brauchen mehr künstliches Licht für längere Zeit und elektrische Energie für Heizungen oder Wärmepumpen. Im Sommer kann die Nachfrage ebenfalls hoch sein – vor allem in Ländern, in denen Klimaanlagen weit verbreitet sind.
All diese Muster helfen dem Netzbetreiber, den Betrieb zu planen und Stromangebot und Stromnachfrage im Gleichgewicht zu halten.
Der Energiemix im Stromsystem
Der Systemoperator, der die Stromversorgung organisiert, nutzt diese Nachfrageprognosen, um zu entscheiden, welche Kraftwerke zu welchem Zeitpunkt laufen müssen. Wie schon gesagt: Erzeugung und Nachfrage müssen sich immer die Waage halten.
Was ist der Energiemix?
Die Stromerzeugung setzt sich aus verschiedenen Energiequellen und Kraftwerkstypen zusammen. Die Gesamtheit dieser Quellen wird Energiemix genannt – also die Mischung der Erzeugungstechnologien, mit der ein Land oder eine Region seinen Strombedarf deckt.
Du kannst dir den Energiemix wie ein Rezept vorstellen:
- In manchen Ländern spielt Kernenergie eine sehr große Rolle.
- In anderen dominieren erneuerbare Energien, sofern genügend installierte Leistung vorhanden ist und die Bedingungen stimmen.
Photovoltaik (PV) trägt zum Beispiel im Sommer und tagsüber besonders viel bei, wenn die Tage länger sind und es häufig wolkenlos ist.
Länder sind außerdem über Stromnetze miteinander gekoppelt. Das heißt: Es ist möglich, Strom zu importieren oder zu exportieren. Dein nationaler Energiemix setzt sich also nicht nur aus inländischen Kraftwerken zusammen, sondern auch aus grenzüberschreitenden Stromflüssen.
Um zu entscheiden, welche Kraftwerkstypen zur Deckung der Nachfrage benötigt werden, unterscheidet man typischerweise:
- Lastspitzen (Peak Load) – Zeiten, in denen die Nachfrage stark ansteigt.
- Schwachlast- oder Talzeiten (Base/Off-Peak Load) – Zeiten mit relativ konstanter, niedriger Nachfrage.
Konventionelle Erzeugungssysteme (einschließlich der Wasserkraft) – also Anlagen mit rotierender Masse am Generator oder sehr stabilen Technologien wie Kernkraftwerke – eignen sich sehr gut, um einen großen Teil der Nachfrage zuverlässig abzudecken.
Außerdem lohnt es sich zu erwähnen: Einige Technologien wie die Kernenergie sind weniger abhängig vom Standort als etwa Wasserkraftwerke. Wasserkraft benötigt geeignete Flüsse, Stauseen oder Gefälle; Kernkraftwerke können näher an Verbrauchszentren oder wirtschaftlich wichtigen Regionen gebaut werden.
Integration erneuerbarer Energien ins Stromsystem
Dieses Bild hat sich in den letzten Jahrzehnten aber stark verändert.
Wir wissen heute sehr genau, welche negativen Auswirkungen konventionelle, fossil basierte Energiequellen haben. Die kontinuierliche Verbrennung von Kohle in Kohlekraftwerken etwa führt zu hohen CO₂-Emissionen, die den Klimawandel antreiben – mit gravierenden Folgen für das Leben auf unserem Planeten.
Wie werden erneuerbare Energiequellen ins Stromnetz integriert?
Als Reaktion darauf haben viele Länder begonnen, stark emittierende Kraftwerke schrittweise zurückzufahren und sie durch Anlagen auf Basis erneuerbarer Energien zu ersetzen, die deutlich klimafreundlicher sind.
Von den erneuerbaren Energien, die wir im Erzeugungs-Artikel kennengelernt haben, stechen heute vor allem zwei hervor:
- Windenergie
- Photovoltaik (Solarstrom)
Diese beiden machen in vielen Ländern bereits einen großen Anteil am Strommix aus.
In Deutschland stellt der nationale Übertragungsnetzbetreiber SMARD die folgenden Daten zum täglichen Stromerzeugungsmix zur Verfügung.
Diese wachsende Integration von Wind- und Solarstrom in den Strommix stellt den Systemoperator jedoch vor große Herausforderungen.
Warum?
Weil das zentrale Problem dieser Quellen ihre hohe Volatilität ist:
- Konventionelle Kraftwerke kann man relativ gut steuern und vorhersagen – die Drehzahl einer Turbine lässt sich sehr genau regeln.
- Bei Wind- und Solaranlagen hängt die Stromerzeugung dagegen stark vom Wetter ab und kann sich schnell verändern – sowohl in der Gesamtmenge als auch in ihrem Anteil am Gesamtsystem.
PV-Eigenverbrauch und neue Herausforderungen für das Stromsystem
Parallel dazu hat sich noch etwas verändert: Immer mehr Haushalte und Unternehmen installieren ihre eigenen Photovoltaikanlagen auf dem Dach.
Die im Vergleich niedrigen Kosten und die einfache Installation von PV-Anlagen führen dazu, dass sich viele für PV-Eigenverbrauch entscheiden: Sie erzeugen einen Teil ihres Stroms selbst und verbrauchen ihn direkt vor Ort.
Die typischen Ziele sind:
- Unabhängiger vom Netz und möglichen Versorgungsproblemen zu werden.
- Stromkosten zu sparen und eine bessere wirtschaftliche Rendite zu erzielen, als wenn der gesamte Strom aus dem Netz bezogen wird.
Dieser zunehmende PV-Eigenverbrauch hat aber direkte Folgen für das Stromsystem:
- Die Lastkurve, die der Netzbetreiber sieht, verändert sich: Wenn viele Dächer mittags Solarstrom produzieren, sinkt die Netzlast – abends steigt sie wieder stark an.
- Es kommt mehr dezentrale Erzeugung im Verteilnetz hinzu.
- Das System braucht insgesamt mehr Flexibilität – sowohl auf der Erzeugungs- als auch auf der Verbrauchsseite.
All das führt dazu, dass in der Energiewirtschaft immer häufiger von:
- Systemflexibilität und
- Lösungen wie Stromspeichern bzw. Energiespeichern
die Rede ist – also Technologien, die Strom speichern können, wenn viel erneuerbare Erzeugung vorhanden ist (z. B. an einem sonnigen oder windigen Tag) und ihn wieder abgeben, wenn die Nachfrage hoch ist oder wenig erneuerbare Energie zur Verfügung steht.
Auf das Thema Energiespeicher und die verschiedenen Technologien dahinter werden wir in weiteren Beiträgen ausführlicher eingehen.
Ein letzter Gedanke
Für heute reicht das erst einmal.
Wir hoffen, dass dir diese Serie geholfen hat, das Stromsystem mit anderen Augen zu sehen.
Vielleicht fragst du dich beim nächsten Mal, wenn du den Lichtschalter betätigst:
- Kommt der Strom gerade vom Wind?
- Von der Sonne?
- Oder aus einem Kernkraftwerk?
Wenn wir diese Neugier wecken konnten, hat sich die Reise schon gelohnt.