"Flexibilität des Stromsystems ist der Schlüssel zur Stromversorgungssicherheit" - IEA

Elektrizitätssysteme auf der ganzen Welt stehen vor dem Problem der Sicherheit und Erschwinglichkeit. Diese beiden Herausforderungen ergeben sich in der Regel aus der steigenden Stromnachfrage der Verbraucher, der Instabilität der Energiequellen und dem unterschiedlichen Anteil erneuerbarer Energiequellen (EE). Wenn diese Faktoren nicht richtig gehandhabt werden, können sie unsere Stromversorgungssicherheit beeinträchtigen.

Was bedeutet Sicherheit der Stromversorgung? Ein Stromsystem ist sicher, wenn es stabil genug bleibt, um den Strombedarf der Verbraucher zu erschwinglichen Preisen zu decken. Im Bericht über den Weltenergieausblick 2022 hat die Internationale Energieagentur (IEA) eine Schlüsselstrategie vorgeschlagen - die Flexibilität des Stromsystems, um die Stabilität der Stromversorgung zu erhalten und die Sicherheit zu gewährleisten.

Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Vorschlag der IEA auf drei verschiedenen Prognoseszenarien beruht:

1. Stated Policies Scenario (STEPS) - berücksichtigt nur die aktuellen Politiken und erstellt einen realisierbaren Pfad, der diese widerspiegelt.
2. Annual Pledges Scenario (APS) - erstellt eine Flugbahn, die auf der Annahme basiert, dass alle Ziele und Zusagen in Bezug auf Energie und Emissionen pünktlich und vollständig erfüllt werden.
3. Net Zero Emission Scenario (NZE) - zeigt einen praktischen und kosteneffizienten Weg auf, der es ermöglicht, bis 2050 weltweit Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

Warum ist ein flexibles Stromsystem notwendig?

Die Flexibilität eines Stromsystems ist die Fähigkeit eines Stromsystems, die Unvorhersehbarkeit und Instabilität der Stromnachfrage und des Stromangebots über mehrere Zeiträume hinweg mit kostengünstigen Mitteln zu bewältigen. Der Einsatz von Flexibilität kann zur Bewältigung der folgenden spezifischen Herausforderungen genutzt werden:

Steigende Energiepreise

In der ersten Jahreshälfte 2022 lagen die Stromgroßhandelspreise in der EU bei durchschnittlich 200 € pro MWh - eine Verdreifachung gegenüber dem Durchschnittspreis in der ersten Jahreshälfte 2021. Dieser Anstieg würde sich auch auf die Endkundenstrompreise im ersten Halbjahr 2022 auswirken, die etwa 30 % über den Preisen des ersten Halbjahres 2021 lagen.

Diese Verschiebungen hängen mit der Russland-Ukraine-Krise, den höheren Preisen für fossile Brennstoffe, den CO2-Preisen und dem Rückgang der Verfügbarkeit von Kern- und Wasserkraft zusammen, wobei die Preise für fossile Brennstoffe 70 % der Verantwortung tragen.

Wie hätte dies verhindert werden können? Durch den Einsatz hochwertiger erneuerbarer Energien und folglich durch die Flexibilität des Stromsystems. Laut IEA hätte die EU durch eine Senkung der Nachfrage um 10 % und der Nachfrage in Spitzenzeiten um mindestens 5 % in der ersten Hälfte des Jahres 2022 30 Mrd. EUR einsparen können.

Darüber hinaus lieferten Wind- und Solarenergie im ersten Halbjahr 2022 zusammen 23 % der Stromversorgung der EU. In den kumulierten Stunden, in denen die beiden mindestens 40 % der Energieerzeugung lieferten, sank der Großhandelspreis um 15 % unter den Durchschnitt. Daher hätte die EU in der ersten Hälfte des Jahres 2022 schätzungsweise 40 Mrd. EUR an Stromversorgungskosten einsparen können, wenn mindestens 40 % der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen stammen würde.

Steigende Elektrizitätsnachfrage

Ausgehend von der Nachfrage in der EU in den Jahren 2010 und 2021 - 2.574 TWh bzw. 2.608 TWh - als Basiswerte, wird im Folgenden die erwartete Nachfrage in der EU in den Jahren 2030 und 2050 unter Verwendung der STEPS und APS dargestellt:

1. STEPS-2.922 TWh im Jahr 2030 und 3.327 im Jahr 2050.
2. APS - 3.271 im Jahr 2030 und 4.384 im Jahr 2050. 

Nach Angaben der IEA werden diese Zuwächse durch den geplanten Einsatz von Wärmepumpen in Privathaushalten und in der Industrie sowie durch die starke Verbreitung von Elektrofahrzeugen getrieben, die den Fuhrpark in der EU bis 2030 auf etwa 39 Millionen Fahrzeuge erweitern werden.

Die prognostizierte Verbreitung von E-Fahrzeugen stellt zweifellos eine Bedrohung für die Sicherheit der Stromversorgung dar. Zwischen 2021 und 2050 steigt die weltweite Stromnachfrage im STEPS-Szenario um 80 %, im APS-Szenario um 120 % und im NZE-Szenario um 150 %, wobei der Verkehrssektor den dritten Platz einnimmt. 

Was wäre jedoch, wenn es eine Möglichkeit gäbe, dieses erwartete EV-Volumen für die Flexibilität des Stromsystems zu optimieren? Intelligentes Laden.

Mit der immensen Verbreitung von E-Fahrzeugen in Europa wird intelligentes Laden immer mehr zur ersten Adresse für nachfrageseitige Flexibilität (DSF). Es ermöglicht und unterstützt den Besitzer eines E-Fahrzeugs bei der Optimierung der Kosten und der Versorgung aus dem Netz, indem es die Ladezeiten des E-Fahrzeugs an andere flexible Anlagen anpasst und so die Gesamtnachfrage senkt. V2G, eine Variante des intelligenten Ladens, ermöglicht einen Stromfluss in beide Richtungen zwischen E-Fahrzeugen und dem Netz.

Quellen für die Flexibilität des Stromsystems

Flexibilitätsanforderungen sind Faktoren, die Flexibilität in einem Stromsystem ermöglichen. Zu diesen Faktoren gehören flexibilitätsfreundliche Technologien und Managementstrategien, ein gesunder Markt, der den Energieakteuren die Monetarisierung der Flexibilität ermöglicht, und ein Rechtsrahmen, der all dies ermöglicht.

Eine wichtige Triebfeder für diesen Flexibilitätsbedarf ist der Anteil der variablen erneuerbaren Energien am gesamten Strommix. In der EU steigt der Flexibilitätsbedarf erheblich, wenn der Anteil der variablen erneuerbaren Energien auf 50 % steigt. Nach Angaben der IEA wird der Anteil der variablen erneuerbaren Energien bis 2030 auf 50 % steigen, was bedeutet, dass der Flexibilitätsbedarf in der EU bis 2030 entscheidend sein wird. Im Folgenden werden die Quellen für die Flexibilität des Stromsystems genannt:

Thermische Kraftwerke: Heute stellen Wärmekraftwerke etwa zwei Drittel der für die Stromversorgungssicherheit erforderlichen Flexibilität bereit. Nach Angaben der IEA werden sich die Anteile auf dem Weg zum Jahr 2050 jedoch verschieben.

Bis 2050 wird der Anteil der Wärmekraftwerke in der STEPS auf etwa ein Drittel und in der APS auf ein Viertel sinken. 

Stromnetze: Die Stromnetze tragen zur Flexibilität bei, da sie als dezentraler Knotenpunkt die verschiedenen Flexibilitätsquellen miteinander verbinden. Auf diese Weise können sie bei Bedarf die Nachfrage nach Flexibilität aus einigen Quellen dämpfen und die Nachfrage aus anderen Quellen erhöhen, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.

In der EU werden bis zum Jahr 2050 voraussichtlich etwa 7 Mio. km an Netzleitungen zu den bestehenden hinzukommen. Dieser Wert entspricht etwa einem Drittel der weltweiten Netzleitungen.

Nachfrageseitige Reaktion: Der Besitz flexibler Anlagen auf der Nachfrageseite, wie z.B. Elektrofahrzeuge, Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Heizungen, Klimaanlagen usw., ermöglicht und beschleunigt die Lastverschiebung von einer Quelle zur anderen. Dies macht die Verbraucher im Wesentlichen zu aktiven Teilnehmern an der Flexibilität des Stromsystems.

Nach Angaben der IEA wird sowohl bei STEPS als auch bei APS etwa ein Viertel der Flexibilität des Stromsystems im Jahr 2050 durch nachfrageseitige Maßnahmen erreicht.

Energiespeicherung: Laut IEA wird die Batteriespeicherung bis 2050 die am schnellsten wachsende Flexibilitätsquelle für Stromsysteme sein.

Die folgenden Trends bei der Batteriespeicherkapazität werden sowohl für die STEPS als auch für die APS in der EU prognostiziert:

• STEPS - weniger als 40 % im Jahr 2021, etwas über 60 % im Jahr 2030 und etwas unter 80 % im Jahr 2050.
• APS - etwa 45 % im Jahr 2021, 68 % im Jahr 2030 und 84 % im Jahr 2050.

Einpacken

Es wird erwartet, dass die Stromnachfrage bis 2050 sprunghaft ansteigen wird. Leider geht mit der steigenden Nachfrage auch ein Anstieg der Energiepreise einher - beides kann die Sicherheit der Stromversorgung beeinträchtigen.

Ein wichtiger Beitrag dazu ist der Einsatz von flexiblen Fahrzeugen wie E-Fahrzeugen. Auch wenn dies wie eine unüberwindbare Herausforderung erscheinen mag, ist es das nicht. Eine effiziente Flexibilitäts-Orchestrationslösung wie FLEXO kann den Energieverbrauch von E-Fahrzeugen, Energiegemeinschaften, Haushalten und Industrien optimieren, um Geld für Verbraucher, Flottenmanager, Automobilhersteller, DSOs und ESCos zu sparen und so eine Zukunft der Energiesicherheit zu schaffen.

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