Die Sorge hinsichtlich der Energie- und Versorgungssicherheit sowie der Versorgungsqualität nimmt vor allem im produzierenden Gewerbe und in der Industrie zu (Quelle: Adobe Stock)
Gleichzeitig nimmt vor allem im produzierenden Gewerbe und in der Industrie die Sorge hinsichtlich der Energie- und Versorgungssicherheit sowie der Versorgungsqualität zu. An dieser komplexen Problematik setzt ein aktuelles Impulspapier an. Primäres Ziel ist es, die potenziellen Auswirkungen eines zeitlich vorgezogenen Ausstiegs aus der Braunkohleverstromung auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu beleuchten.
Das Impulspapier basiert u. a. auf Befragungen von rund 50 Vertretern aus energieintensiven Unternehmen im energetischen Kern- und Wirkungsraum des Rheinischen Reviers. Die Ergebnisse aus den Gesprächen wurden durch Erfahrungen aus Betriebsbegehungen sowie durch Literaturrecherchen und die Sichtung vorhandener wissenschaftlicher Untersuchungen ergänzt [1].
Anspruch des Impulspapiers ist es nicht, DAS sehr facettenreiche Themenfeld vollumfänglich zu bearbeiten und auf spezifische Einzelprobleme DIE eine Antwort geben zu können. Vielmehr ist es der Anspruch, Problembereiche zu benennen und Handlungsfelder aufzuzeigen. Auf dieser Grundlage werden kurz-, mittel- und langfristig orientierte Impulse zum Erhalt der regionalen Energiesicherheit gegeben, die dann von den betroffenen Akteuren weiterverfolgt werden (siehe auch Info-Box 2) können.
Mitten im Strukturwandel
Das Rheinische Revier als größtes Braunkohle-Abbaugebiet Europas steckt seit Beginn der Energiewende und dem beschlossenen Kohleausstieg 2038 inmitten eines Strukturwandels, der nicht nur die Energieversorgung und die Region betrifft. Die Wirtschaft und insbesondere energieintensive und energiesensitive Unternehmen haben sich innerhalb der letzten Jahrzehnte in der Region angesiedelt. Jetzt sollen dort in den nächsten Jahren die letzten Kraftwerksblöcke vom Netz gehen, sodass bis 2030 nur noch rund 3 von aktuell etwa 8 GW Leistung bis Ende 2038 bestehen bleiben. Dies entspricht einer Reduktion von rund 39 % der Stromerzeugungskapazitäten im Rheinischen Revier. Ob das im Koalitionsvertrag formulierte Ziel, den Braunkohleausstieg „idealerweise auf 2030 vorzuziehen“, noch umsetzbar ist, ist aufgrund der aktuellen geopolitischen Situation rund um den Russland-Ukraine-Krieg ungewiss.
Die wegfallende Erzeugungsleistung soll laut den Zielen des Landes NRW hauptsächlich über erneuerbare Energien gedeckt werden. Hierfür sind allerdings ein wesentlich stärkerer Ausbau der Erneuerbaren und eine Beschleunigung der Genehmigungsverfahren notwendig. Unabhängig von diesem Ausbau bestehen bei den für das Impulspapier befragten Unternehmen Bedenken, ob die Energiesicherheit in der Region weiter gewährleistet werden kann – und ob sie auf dem aktuellen, hohen Niveau verbleibt.
Was heißt Energiesicherheit?
Energiesicherheit ist vielfältig und wird im Impulspapier näher definiert und abgegrenzt. Momentan wird der Begriff häufig mit dem Unterbegriff Versorgungszuverlässigkeit gleichgesetzt. Diese ist gekennzeichnet durch die Anzahl und Dauer der Versorgungsunterbrechungen (z.B. Stromausfälle) in einem System. Die Anzahl von länger als drei Minuten andauernden Unterbrechungen in der Stromversorgung ist in den letzten Jahren sogar gesunken und suggeriert somit eine steigende Energiesicherheit.
Versorgungszuverlässigkeit ist jedoch nur ein Unterbegriff der Versorgungsqualität, welche ebenfalls die Spannungsqualität im Stromnetz miteinschließt. Unter Spannungsqualität ist die „Übereinstimmung zwischen den physikalischen Werten der Netzspannung, wie sie z.B. beim Kunden ankommen, und den vom Betreiber zugesagten Eigenschaften der Netzspannung“ [2] zu verstehen. Die Spannung kann z.B. durch das jeweilige Stromnetz und Schalthandlungen durch den Netzbetreiber, Netzrückwirkungen von Stromerzeugungsanlagen und Rückwirkstörungen durch Kundenanlagen sowie sonstige Faktoren beeinflusst werden. Dabei kann es u.a. zu Spannungsschwankungen oder -einbrüchen kommen, welche von den meisten Haushaltsgeräten kaum „bemerkt“ werden. Bei größeren Produktionsanlagen oder sensiblen Betriebsmitteln können diese Schwankungen jedoch zu erheblichen Problemen führen.
In einer bundesweiten Befragung der Bundesnetzagentur zeigte sich, dass bereits viele Industrieunternehmen in letzter Zeit Probleme aufgrund von Beeinträchtigungen in der Spannungsqualität hatten [3]. Dies kann bis zum Produktionsausfall führen und Kosten von bis zu 50.000 € und mehr – pro Tag – verursachen. Dies wird in der Debatte rund um die Versorgungszuverlässigkeit gegenwärtig noch vernachlässigt.
Der Abbau der Braunkohlekraftwerkskapazitäten kann auf beide Eigenschaften, sowohl Versorgungszuverlässigkeit als auch Spannungsqualität, einen Einfluss haben. Im aktuellen Netzbetrieb leisten Braunkohlekraftwerke noch einen wichtigen Beitrag über sog. Systemdienstleistungen, so z.B. zur Erhaltung der Spannungsqualität, aber auch Frequenzregelung oder Momentanreserve zur sehr kurzfristigen Abfederung von starken Leistungsschüben.
Daher sind insbesondere aus ökonomischen Erwägungen kurz- bis mittelfristig flexible Gaskraftwerke in Ergänzung der bestehenden Kohlekraftwerke, die ebenfalls gesicherte und flexibel einsetzbare Leistung bieten, unverzichtbar. Zusätzlich ist gerade für Unternehmen aus der Grundstoff-Industrie der Rohstoff Gas für die stoffliche Nutzung von elementarer Bedeutung, u.a. auch weil alternative Technologien (z. B. strom- oder wasserstoffbasierte Anlagen) kurz- bis mittelfristig als Lösung ausscheiden.
Abnahme gesicherter Leistung bereitet Sorgen
Obwohl die Versorgungszuverlässigkeit in Deutschland steigt, nimmt die Verfügbarkeit gesicherter Leistung mit dem Übergang zu volatilen Erneuerbaren-Energien-Anlagen ab. Je nach Energieträger werden Energieerzeugungsanlagen Nichtverfügbarkeiten in Prozent zugeordnet. Das Gegenstück ist der Beitrag zur gesicherten Leistung. Hier zeigen sog. Dunkelflauten, bei denen weder ausreichend Wind noch Sonne gegeben sind, die Herausforderungen auf. PV-Anlagen tragen daher 0 % und Windanlagen an Land 1 % zur gesicherten Leistung bei – im Vergleich zu thermischen Kraftwerken mit meist über 90 %.
Diese Sorgen wurden auch in den Interviews mit verschiedenen Branchenvertretern, die im Rahmen des Impulspapiers durchgeführt wurden, formuliert. Die meisten Unternehmen beschäftigen sich seit langem mit Energieeffizienzmaßnahmen und inzwischen auch mit erneuerbarer Energieerzeugung – zur Reduzierung ihrer Emissionen, aber auch zur Erhöhung ihrer Unabhängigkeit vom Netz. Viele wirtschaftliche Investitionen sind hierbei bereits erfolgt. Doch trotz dieser Maßnahmen sind Unternehmen teilweise von Spannungseinbrüchen betroffen oder sorgen sich um die Auswirkungen von Dunkelflauten. Vor allem im Rheinischen Revier hat sich über die Jahre eine energieintensive und -sensitive Industrie aufgebaut, welche von der gesicherten Versorgung abhängig ist – rund um die Uhr, an 365 Tagen im Jahr.
Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Energiesicherheit
Damit diese Energiesicherheit weiterhin gewährleistet ist und die Bedenken der Unternehmen sich nicht bewahrheiten, sind sowohl kurzfristige als auch mittel- und langfristige Maßnahmen erforderlich. Im Impulspapier werden einige dieser
Maßnahmen ausführlich vorgestellt, wie z. B. (siehe auch Info-Box 2):
- Energiesicherheits-Checks durchführen;
- Regionale Energiesouveränität steigern und einen Kapazitätsmarkt aufbauen;
- Risikomanagement um ein technisches Versorgungsqualitätsmonitoring-System ergänzen;
- Intelligenten Netzausbau beschleunigen;
- Akteure vernetzen und Kompetenzen stärken.
Die Umfragen und Gespräche mit den Industrievertretern machten deutlich: grundsätzlich besteht Konsens hinsichtlich „Klimaschutz und Klimaneutralität“ und den erforderlichen Maßnahmen zu deren Erreichung – so z. B. die Notwendigkeit, die Energieversorgung möglichst „erneuerbar“ bereitzustellen. Um den Ausbau der erneuerbaren Energien voranzutreiben und die regionale Energiesouveränität zu erhöhen, sind neben den Zielen jedoch auch Handlungen notwendig.
Auf nationaler Ebene ist beispielsweise eine Überarbeitung einschlägiger Gesetze und Normen erforderlich. Dabei muss der Bau von Erneuerbare-Energien-Anlagen mit Priorität versehen werden; insbesondere könnte der Ausbau von Windkraftanlagen durch eine Genehmigungsfiktion deutlich beschleunigt werden. Diese Ausbauvorhaben im Bereich regenerativer Energie müssen dabei aus einem übergeordneten gesellschaftlichen Interesse heraus vorrangig bearbeitet werden. So ist auch eine Aufstockung der technischen und personellen Ressourcen in den Kommunen im Rheinischen Revier notwendig, damit eine Beschleunigung der Verfahren und Bauvorhaben umgesetzt werden kann.
Zeitnah ist es für die Region dringend erforderlich, dass eine flächendeckende Analyse und planungsrechtliche Vorbewertung des EE-Ausbaus erfolgt. Im nächsten Schritt müssen dann die Projekte identifiziert und priorisiert werden, die den größten Beitrag zur Zurückerlangung der regionalen Energiesouveränität erwarten lassen. Diese Vorhaben müssen planungs- und genehmigungstechnisch vorangebracht werden, damit alles vorbereitet ist, um die Projekte schnell starten zu können.
Damit unter den neuen Gegebenheiten jedoch die erforderliche Versorgungsqualität gewährleistet werden kann, ist der Ausbau der Stromnetze und netzseitigen Anlagen notwendig. Ergänzt werden sollte dieser Umbau des Energiesystems durch die Betrachtung der gesicherten Leistung. Da Wind- und PV-Anlagen derzeit kaum gesicherte Leistung bereitstellen, sind weitere Anlagen notwendig. Kurz- bis mittelfristig sind hierbei flexible Gaskraftwerke relevant. Durch gleichzeitiges Halten von Braunkohlekraftwerken in Sicherheitsbereitschaft kann die Energiesicherheit in der Region und auch überregional erhöht werden. Vernachlässigt werden darf bei dieser Diskussion nicht der Umbau der Energiesysteme in den Nachbarländern in Richtung Nachhaltigkeit, da der Import möglicherweise hierdurch beschränkt wird. Erneuerbare-Energien-Anlagen müssen in der Zukunft auch für die Übernahme von Systemdienstleistungen entwickelt werden (Momentanreserve, Blindleistungsbeitrag, Schwarzstartfähigkeit usw.).
Der Russland-Ukraine-Krieg gefährdet jedoch die Planungssicherheit für Gaskraftwerke zur Stromerzeugung. Hier können zukünftig vor allem „H2-ready“-Kraftwerke relevant werden, welche bei ausreichender Verfügbarkeit von Erdgas auf Wasserstoff umgestellt werden können. Damit der benötigte Strom möglichst klimaneutral produziert wird, ist das Ziel, dass diese sichernden Kraftwerke lediglich als Kapazität für Zeiten mit sehr geringer Stromerzeugung aus Wind und Sonne vorgehalten werden. Um diese Kraftwerke wirtschaftlich betreiben zu können, müssen sie für die Kapazitätsvorhaltung bezahlt werden; z. B. im Sinne eines systemrelevanten Kapazitätsmarktes.
Ergänzt werden kann die gesicherte Leistung durch Speicherkapazitäten und Flexibilitäten in der Industrie, wobei ein Eingriff in die Produktionskontinuität aufgrund der hocheffizienten Prozesse vermieden werden sollte (z. B. über Flexibilisierung durch den Einsatz von Stromspeichern und Energiemanagementsystemen). Ein Versorgungsqualitätsmonitoring ergänzt den Umbau. Letztendlich gilt: am gesetzlich fixierten Ausstiegspfad aus der Braunkohle-basierten Stromerzeugung im Rheinischen Revier bis 2038 sollte dennoch festgehalten werden, da ein Vorziehen des Ausstiegs auf das Jahr 2030 im Sinne der Energiesicherheit unrealistisch erscheint.
Auf Ebene der kleineren, aber auch größeren ansässigen Unternehmen fehlt es oft an Information. Eine Vernetzung von Akteuren, wie z. B. verschiedenen Branchen, Unternehmen unterschiedlicher Größe oder auch dieser mit ihren Netzbetreibern sind hier erste Maßnahmen. In der unmittelbaren Folge ist dann auch die langfristige Stärkung von Kompetenzen und Qualifizierung von Mitarbeitern notwendig, um Einflüsse aus dem leitungsgebundenen Versorgungssystem auf die Produktion und Rückwirkungen ins Netz kontrollieren zu können. Die Befragungen zeigen, dass viele Unternehmen sofort bereit sind, aktiv zu werden.
Planungs- und Investitionssicherheit notwendig
Bei allem, was zu tun ist: die Unternehmen benötigen Planungs- und Investitionssicherheit, wie es der Inhaber eines mittelständischen Unternehmens aus der Kunststoffindustrie formuliert: „Wir brauchen dringend Investitionssicherheit. Permanente Änderung von Zeitplänen, Regularien und damit erhöhten Kosten schädigen die Wirtschaft enorm“.
Quellen
[1] Perspektive: Energiesicherheit im Kern- und Wirkungsraum des Rheinischen Reviers. Ein Impulspapier im Auftrag der IHK Aachen, IHK zu Köln und IHK Mittlerer Niederrhein, erstellt von der SME Management GmbH (SME). 11.04.2022. Online verfügbar unter ihk-koeln.de
[2] VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (Hg.) (2013): Versorgungszuverlässigkeit und Spannungsqualität in Deutschland. Fakten. Online verfügbar unter vde.com; zuletzt aktualisiert am 11.03.2013, zuletzt geprüft am 04.04.2022.
[3] Bundesnetzagentur (Hg.) (2021): Bericht zur Spannungsqualität 2020. Online verfügbar unter bundesnetzagentur.de
Info-Box 1
Impulspapier: der Hintergrund
Zum Zeitpunkt der Beauftragung des Impulspapiers durch die drei Industrie- und Handelskammern Aachen, zu Köln und Mittlerer Niederrhein Ende Dezember 2021 war nicht abzusehen, dass sich bis zum geplanten Tag der Präsentation der Ergebnisse Mitte April 2022 die geopolitische Lage derart ändern würde. War der gesetzlich verankerte Ausstieg aus der Kohleverstromung bis 2038 für die energiesensitiven Unternehmen im Kern- und Wirkungsraum des Rheinischen Reviers ohnehin schon eine enorme technisch-wirtschaftliche Herausforderung, so wurde diese durch den Beginn des Russland-Ukraine-Krieges am 24.02.2022 nochmals deutlich größer. In bislang beispielloser Geschwindigkeit müssen z. T. langfristig wirkende, investitionsintensive Entscheidungen über die Sicherstellung der zukünftigen Energieversorgung getroffen werden. Hinzu kommt, dass die regionale Wirtschaft vielerorts schon umfangreiche Maßnahmen für einen rationelleren Energieeinsatz umgesetzt und umfangreiche Investitionsprogramme für die Substitution fossiler Primärenergieträger zur Treibhausgasemissionsminderung auf den Weg gebracht hat. In diesem Rahmen gesetzte Prämissen stehen in Frage und müssen überdacht werden.
Info-Box 2
Impulspapier: Auszug der Ergebnisse
- Forcieren der Entwicklung und des Ausbaus von Erneuerbare-Energien-Anlagen, um die regionale Energiesouveränität zu gewährleisten.
- Durch die Fortsetzung der Bemühungen um mehr Energieeffizienz tragen die Unternehmen ebenfalls zu mehr regionalem Klimaschutz und zur Energiesicherheit bei.
- Am gesetzlich fixierten Ausstiegspfad aus der Braunkohle-basierten Stromerzeugung im Rheinischen Revier bis 2038 sollte schon aus Sicherheitsaspekten festgehalten werden.
- Die Systemtransformation bei hoher Versorgungssicherheit im Rheinischen Revier muss die jederzeit verfügbare und verbrauchsnahe Erzeugung an gesicherter elektrischer Leistung berücksichtigen.
- Ein regionales Energiesicherheits-Management und ein Versorgungsqualitätsmonitoring werden benötigt.
- Die aktuell kritische Gasversorgungslage erhöht den Handlungsdruck sowohl bei der Stromerzeugung als auch und insbesondere in der Prozessindustrie.
Stimmen aus Industrie und Gewerbe im Kern- und Wirkungsraum des Rheinischen Reviers
„Flexibilität von Produktionsprozessen ist bei uns – null. Wir produzieren kontinuierlich 24/7 über Monate hinweg mit sehr geringen Schwankungen. Als energieintensiver Betrieb können wir in der Extraktionsanlage keinesfalls plötzlich mal stromlos fahren. Wenn wir bspw. 1 Stunde keinen Strom hätten, wären wir mehrere Schichten außer Betrieb. Grund: das Material in den Pressen wird dann so fest, dass alle Pressen komplett geöffnet werden müssen, das Material mit schwerem Gerät entfernt werden muss und dann alles vollständig gereinigt wieder zusammengebaut werden muss. Das sind enorme Kosten.“
Julian Sels, Geschäftsführender Gesellschafter, O. & L. Sels GmbH & Co. KG, Neuss
(Familienunternehmen in der 4. Generation (gegründet im Jahre 1890), Ölmühle für Rapsöle und Rapsschrot)
„Meine Forderung an die Politik: Das Thema Netzausbau muss dringend beschleunigt werden. Das ist die Grundlage, auf der sich alles abspielt und da müssen gesetzliche Grundlagen geschaffen werden, die gewährleisten, dass hier wesentlich schneller als bisher gearbeitet wird. Eine Stromleitung muss als erfolgskritisch angesehen werden – es ist eine kritische Infrastruktur. Hinsichtlich der Abstandsregelungen sollte es eine bundeseinheitliche Vorgabe geben, die einfach handhabbare Abstandsregeln hat. Anlagen zur Energieerzeugung sollten einem bundeseinheitlichen Planungsrecht unterliegen so wie z. B. eine Bundesautobahn.“
Carsten Liedtke, Sprecher des Vorstands, Stadtwerke Krefeld AG
(ca. 3.200 Mitarbeiter, Angebot von Strom & Gas, Wasser, Wärme, Mobilität, Entsorgungsdienstleistungen)
„Es stellt sich für uns natürlich die Frage, wie wir zukünftig mit Gas versorgt werden? Mindestens die nächsten 10 bis 15 Jahre werden sehr herausfordernd sein, in denen man Übergangslösungen finden muss. Eine Infrastruktur muss aufgestellt werden, die erstens die Energieversorgung und zweitens die Wärmeversorgung von morgen sicherstellt. Denn: man wird mit Strom tatsächlich nicht alles lösen können. Der Ausbau der Wind- und Sonnenergie ist notwendig, muss dringend beschleunigt und konsequent umgesetzt werden. Aber man wird Wasserstoff als neuen Energieträger vermehrt im industriellen Sektor benötigen. Wie macht man das dann? Für den Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur, um signifikante Mengen zu erzeugen, bedarf es jetzt nochmal ganz anderer Anstrengungen. Entscheidend auch hierfür ist der Aufbau einer CO2-neutralen Stromversorgung zu wettbewerbsfähigen Preisen.“
Christoph Budde, Plant Manager Rheinwerk Neuss, Speira GmbH, Neuss
(Das Unternehmen ist der größte Aluminiumhersteller Europas. In Deutschland produziert Speira an mehreren Standorten eine breite Palette an Aluminiumprodukten: Gusslegierungen, Pressbolzen, Strangpressprodukte, Walzerzeugnisse, dazu Bausysteme und Präzisionsrohre)
„Für unsere Betriebe des Bäckerhandwerks ist die Versorgungssicherheit extrem wichtig. Denn Schwankungen im Stromnetz können zu Sicherheitsabschaltungen der Backöfen führen. Diese verlieren dann entsprechend Temperatur. Dieser Temperaturabfall kann so massiv sein, dass die im Ofen befindliche Ware nicht mehr in den Verkauf gebracht werden kann. Eine Auswirkung wäre, dass der Kunde morgens vor einer leeren Theke steht.“
Peter Ropertz, Geschäftsführer der Bäcker-Innung Köln/Rhein-Erft
Prof. Dr. B. Braun, Sprecherin Industrieallianz für regionale Energiesicherheit (IARES), Elsdorf-Heppendorf, info@iares.de
Im gesamten Artikel wird aus Lesbarkeitsgründen das grammatikalische Maskulin verwendet und soll alle Geschlechter ansprechen.