Das Kraftwerk Boxberg sorgt für eine sichere Energieversorgung trotz steigender fluktuierender Einspeisung aus erneuerbaren Energien (Bildquelle: LEAG)
Am Beispiel eines großen Erzeugers in Ostdeutschland lässt sich anschaulich zeigen, wie das funktioniert. Als verlässlicher Partner der Erneuerbaren sorgt ein effizienter und flexibler Kraftwerkspark auf dem Weg in eine nachhaltige Zukunft für eine sichere Strom- und Wärmeversorgung.
Als größtes ostdeutsches Energieunternehmen liefert die LEAG mit ihren Braunkohlenkraftwerken Jänschwalde, Schwarze Pumpe sowie Boxberg und Lippendorf, das je zur Hälfte LEAG und EnBW gehört, sicher und zuverlässig Strom. Umliegende Städte und Gemeinden werden mit Fernwärme und der Industriestandort Schwarze Pumpe mit Prozessdampf versorgt.
Die Herausforderungen steigender fluktuierender Einspeisungen meistern
Mit der Novellierung der Förderung der erneuerbaren Energien durch das Erneuerbare-Energien- Gesetz (EEG) im Jahr 2000 begann ein dynamischer Wandel in der Energieversorgung, der mit einer zunehmenden Einspeisung volatiler Solar- und Windenergie einherging. Nun soll an dieser Stelle nicht auf die Schwierigkeiten eingegangen werden, die das EEG in seiner Umsetzung verursacht. Vielmehr wird an der einen oder anderen Stelle die Physik an ihre Grenzen gebracht und somit die Betriebsführung der Übertragungsnetze und der Einsatz der Kraftwerke vor immer größere Herausforderungen gestellt.
Die größte Herausforderung der Erzeugung aus erneuerbaren Energien ist, dass der Strom last- unabhängig und nicht langfristig planbar erzeugt und in das Netz eingespeist wird. Das stellt hohe Anforderungen an die Betriebsführung der Netze. Ein weiteres Problem der Erzeugung auf Basis der Erneuerbaren ist die Volatilität. Während die Sonne, wenn sie denn scheint, halbwegs planbar und zu festen Zeiten nutzbar ist, gestaltet sich das Beherrschen der unbeständigen Windenergieeinspeisung deutlich schwieriger.
Besonders anspruchsvoll wird es, wenn an Wochenenden oder Feiertagen die höchsten Ein-speisewerte aus Sonne und Wind übereinanderliegen. So war es auch in den vergangenen beiden Jahren zu Weihnachten mit dem darauffolgenden Jahreswechsel. Zwar gab es, der Jahreszeit entsprechend, wenig Sonne, aber der Wind „gab alles“. Während in deutschen Haushalten zu Weihnachten Ruhe und Besinnlichkeit einzieht, herrscht in den Kraftwerken Hochbetrieb. Schon Wochen vorher beginnen die Planspiele. Wieviel Wind wird kommen und welche Last wird erwartet? Können Wartungsarbeiten vorgezogen werden und sind die Servicepartner überhaupt mit so viel Personal verfügbar? Schließlich wollen diese Kollegen auch bei ihren Familien sein.
Je näher die Feiertage heranrücken, umso präziser werden die Prognosen. In den letzten Jahren war es immer so, dass der Verbrauch über die Feiertage sehr stark zurückging. Während an einem kalten Wintertag, in der Woche Montag bis Freitag, die Last schon mal an der 80 GW-Marke kratzen kann, sank der Verbrauch in den frühen Morgenstunden des 1. Weihnachtsfeiertages 2016 und 2017 auf unter 40 GW (Abb. 1) [1]. Wenn dann noch eine Windfront, so wie in den letzten beiden Jahren, exakt zu dieser Zeit über Deutschland fegt, ist aufgrund der gesetzlichen verordneten Vorrangstellung bei der Einspeisung für die Erneuerbaren nicht mehr viel Platz für konventionelle Erzeugung im deutschen Netz.
Um dann noch den vertraglichen Verpflichtungen, wie die der Fernwärme- und Warmwasserversorgung oder auch die Bereitstellung von Regelleistung für den Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) nachzukommen, bedarf es erheblicher Anstrengungen. So hat die LEAG beispielsweise über Weihnachten 2017 ihre vier Kraftwerke von einer maximalen Gesamtleistung von 8.760 MW netto (davon 890 MW für die EnBW) auf ein zeitweises Minimum von 2.284 MW zurückgefahren. Das entspricht einer Reduzierung der Kraftwerksleistung um fast 75 % (Abb. 2).
Entsprechend der volatilen Einspeisung erneuerbarer Energien wurden die Anlagen der LEAG auch zwischen den Feiertagen und über den Jahreswechsel mehrmals an- und abgefahren, um ein Höchstmaß an Einspeisung erneuerbarer Stromerzeugung und die Netzstabilität zu gewährleisten (Abb. 3).
In Abb. 4 sehr gut zu erkennen, wie mit dem Anstieg der Windeinspeisung in der 50Hertz Transmission–Regelzone die vertikale Netzlast reagiert. Die vertikale Netzlast ist die vorzeichenrichtige Summe aller Übergaben aus dem Übertragungsnetz über direkt angeschlossene Transformatoren und Leitungen zu Verteilungsnetzen und Endverbrauchern [2]. Hier reagiert der LEAG-Kraftwerkspark hoch flexibel auf nahezu jede Änderung bei der Windstromeinspeisung. So wurde ab dem 23.12. die Leistung schrittweise an den einzelnen Standorten reduziert. Am Standort Jänschwalde (3.000 MW) wurden acht von zwölf Kesseln vorübergehend außer Betrieb genommen. Ein 500-MW-Block in Jänschwalde wurde im Duo-Betrieb (zwei mal 250 MW) gefahren, um u. a. die Wärme-versorgung für die Stadt Cottbus abzusichern. Zeitweise wurde die Leistung am Standort Jänschwalde auf bis zu 646 MW eingesenkt.