Damit die Versorgungssicherheit auch weiterhin jederzeit gewährleistet ist, spielt in einer von einem hohen Anteil erneuerbarer Energien geprägten Energielandschaft die sog. Ansteuerbarkeit – also quasi die „Fernsteuerbarkeit“ – von Stromerzeugungsanlagen und Speichern eine immer wichtigere Rolle. Der jederzeit sichere Netzbetrieb steht dabei im Zentrum der Überlegungen. Wie kann beispielsweise sinnvoll auf Stromüberschuss-Situationen oder Netzengpässe reagiert werden?

Um einen Überblick über die aktuelle Situation zu liefern und der Politik, aber auch Netzbetreibern, Vermarktern und Herstellern eine Entscheidungshilfe an die Hand zu geben, wurden Erzeugungsanlagen, Speicher und steuerbare Lasten hinsichtlich relevanter technischer und organisatorischer Kriterien analysiert.

Kombination von Stammdaten und zukünftigen Annahmen

Zur Abschätzung der zukünftig ansteuerbaren Leistung von Verbrauchern und Erzeugern hat diese Studie Erfahrungen aus den aktuellen Stammdaten mit den Annahmen der Stützjahre 2030, 2037 und 2045 des Netzentwicklungsplans kombiniert. Dabei spielten insbesondere viele dezentrale Einheiten die Hauptrolle, da sie zwar in kleiner Leistung je Einheit, aber gleichzeitig bereits heute in sehr großer Zahl erkennbar und zukünftig massiv zu erwarten sind.

Auf der Erzeugungsseite lag der Fokus auf den fluktuierenden Erneuerbaren Wind und Photovoltaik, auf der Verbraucherseite auf den Lasten für Batteriespeicher, Wärmepumpen und Ladesäulen. Die Abschätzung dieser Kategorien ist unterschiedlich komplex.

Auf der Erzeugungsseite stellt die Photovoltaik den komplexesten Fall dar. Daher wird vereinfacht davon ausgegangen, dass die Verteilung des Zubaus auf die Leistungsklassen konstant bleibt auf dem Niveau von 2023. Der Anteil der nicht-ansteuerbaren, sozusagen unelastischen oder auch marktblinden Leistung wurde anhand verschiedener Quoten und Grenzen exemplarisch bestimmt: Die Quote bis inkl. 2023, die etablierte Mindestleistung von 25 kWp und eine von 7 kWp. Zwischen den beiden letzten Szenarien wird sich die Realität aller Voraussicht nach bewegen.

Langfristige Zubauziele und deren Relevanz für das System

Mit Blick auf die Zubauziele von 200 GW PV bis 2035 sowie auf die Szenarien mit 400 GW PV in 2040 in den Langfristszenarien des BMWK ist mit einem erheblichen Anstieg dieser Zahlen zu rechnen. „Inwiefern diese installierten Kapazitäten allein Relevanz auf Systemebene haben können und beispielsweise im Rahmen von Engpassmanagement auf Ebene des Übertragungsnetzes kritisch werden könnten, müsste in gesonderten Analysen im Detail untersucht werden. Auf Basis der vorliegenden Analysen erscheint es jedoch naheliegend, dass in Zukunft auch die Steuerbarkeit oder wenigstens aktive Reaktion für PV-Anlagen unter 25 kW erforderlich sein kann.“, stellt das Autorenteam um Dr. Rafael Fritz vom Fraunhofer IEE fest. „Insbesondere die zunehmende Nutzung von Home Energy Management Systemen (HEMS) und Smart Meter (iMSys) wird einen großen Beitrag dazu leisten, dies kostengünstig und massentauglich möglich zu machen.“

Bei der Einordnung der Zahlen im Hinblick auf Stromeinspeisespitzen ist zu berücksichtigen, dass die Gesamtzahl der Anlagen in Deutschland nie vollständig mit der installierten Gesamtleistung einspeist. Die Gründe hierfür liegen in den unterschiedlichen meteorologischen Bedingungen, unterschiedlicher Ausrichtung der Anlagen, sowie zunehmendem Eigenverbrauch vor Ort.

Auf der Seite der dezentralen Verbraucher komplettieren Zahlen zu Wärmepumpen, Wallboxen und Batteriespeicher die Analysen.

Datenauswertung im Detail

Bei Photovoltaik entfallen rund 90% von ca. 3,3 Mio. Anlagen auf das Leistungssegment unterhalb 25 kW Anlagenleistung. Diese machen rund ein Drittel der Gesamtleistung von rund 75 GW aus. Fasst man die größten Anlagen zusammen, so liefern 10% der Anlagen rund 2/3 der Gesamtleistung. Somit ist der überwiegende Anteil der PV-Anlagen sowie der PV-Anlagenleistung in den Niederspannungsnetzen angeschlossen.

Im Fall der Windenergie spielen Parks ab einer Leistung von mindestens einem MW so-wohl hinsichtlich der Anzahl als auch der Gesamtleistung eine nennenswerte Rolle. Schwerpunkt liegt im Segment zwischen 2 und 10 MW.

Bei Kraftwärmekopplungsanlagen dominieren von der Anzahl her Kleinanlagen im ein- oder zweistelligen kW-Bereich mit rund 70.000 Anlagen, jedoch tragen diese zur Gesamtleistung nur einen geringen Beitrag unterhalb 1 GW. Nennenswerte Leistung liefern Anlagen ab einem MW installierter Nennleistung. Während Anlagen im zweistelligen MW-Bereich mit rund 25 GW ein Drittel der gesamten KWK-Leistung stellen, sind einige wenige Anlagen oberhalb von 104 MW mit 50 GW für rund 2/3 der installierten elektrischen KWK-Leistung verantwortlich.

Mit etwa 7.500 Anlagen und einer Gesamtleistung von rund 1,6 GW dominieren Bio-masseanlagen im spezifischen Anlagensegment von 135 bis 270 kW. Insgesamt tragen jedoch rund 20.000 Anlagen mit einer Leistung zwischen 300 kW und 20 MW etwa 8 GW bzw. rund 95% der gesamten installierten Biomasse-Nennleistung bei.