V1 Erzeugung, Verbrauch und Speicherung im elektrischen Energieversorgungssystem

Die Energiewende ist in vollem Gange und die Anteile der Stromerzeugung aus PV und Wind steigen immer weiter. Längst geht es nicht nur allein um den Stromsektor, sondern im Rahmen von Sektorenkopplung können auch weitere Sektoren direkt oder indirekt mit Strom aus diesen fluktuierenden erneuerbaren Quellen erschlossen und somit dekarbonisiert werden. Damit eine Versorgung all dieser Sektoren zu technisch und wirtschaftlich akzeptablen Konditionen gelingen kann, wird eine Flexibilisierung in allen Bereichen immer wichtiger. Daher hatte der Fachbereich V1 „Erzeugung, Verbrauch und Speicherung“ der Energietechnischen Gesellschaft im VDE (VDE ETG) die Veranstaltung dieses Jahr unter das hochaktuelle Motto gestellt: „Flexibilisierung von Erzeugung, Verbrauch und Speicherung im integrierten Energiesystem“. Die Fachtagung hat am 3. Juli 2025 an der Hochschule für angewandte Wissenschaften München stattgefunden. Da am Vortag in den gleichen Räumlichkeiten die Energiewendetagung des Instituts für nachhaltige für nachhaltige Energiesysteme (ISES) unter dem Motto „Energiewende und Mobilität“ stattfand, hatte es sich angeboten, bereits am 2.7. abends eine gemeinsame Abendveranstaltung auszurichten, um den Gedankenaustausch zwischen den Teilnehmern beider Veranstaltungen zu fördern. Hierzu wurde zunächst eine Keynote-Session organisiert. Frau Dr. Simone Peter, Präsidentin des Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE) e.V. hat zum Thema „25 Jahre EEG: Was haben wir erreicht – wo liegen die Herausforderungen für die Zukunft?“ referiert. Herr Stefan Schmitz von der RWE AG hat unter dem Titel „Handlungsempfehlungen für einen pragmatischen Neustart der Energiewende“ eine neue Sichtweise auf eine erfolgreiche Energiewende vorgestellt. Insbesondere unter dem Aspekt immer weiter steigender Stromnetzkosten und der Tatsache, dass die Entwicklung des aktuellen Strombedarfs hinter den Prognosen herhinkt, sollte die Planung der notwendigen Ausbaumaßnahmen der Energieinfrastruktur dementsprechend angepasst werden. Auch der Bau neuer HGÜ-Trassen in Kabeltechnik sollte nochmals kritisch hinterfragt werden, da diese Kabeltrassen deutlich teuer sind, als entsprechende Freileitungstrassen. Des Weiteren wurde der Neubau der dringend benötigten Gaskraftwerke (H₂-ready bzw. CCS-ready) thematisiert sowie die Schaffung eines technologieoffenen zentralen Kapazitätsmarktes angeregt. Damit ergab sich bereits reichlich Gesprächsstoff für das anschließende Get-Together.

An der ETG-Fachtagung am nächsten Tag haben etwa 80 Personen teilgenommen. Damit war der Veranstaltungsraum gut gefüllt. Die wissenschaftliche Tagungsleitung lag bei Herrn Professor Simon Schramm, HS München, und Dr. Martin Kleimaier, VDE ETG. Obwohl mit der Planung der Veranstaltung erst relativ spät begonnen werden konnte, hat der Programmausschuss ein sehr interessantes Programm mit insgesamt 14 Vorträgen von hochkarätigen Referenten zusammengestellt, die das breit gewählte Thema umfassend abdecken konnten.

In Session 1 mit dem Schwerpunkt „Flexible Deckung der Residuallast“ hat Herr Professor Simon Schramm von der Hochschule München zunächst die aufgrund des beschlossenen EE-Ausbaus erwartete Entwicklung von Residuallast und Dunkelflaute vorgestellt. Einerseits werden zunehmend EE-Überschüsse erwartet, die aufgrund niedriger Börsenpreise eine Verlagerung der Lasten in diese Zeiten anreizen werden. Andererseits ist bei EE-Mangel, insbesondere während sog. Dunkelflauten, mit hohen Börsenpreisen zu rechnen und damit eine Lastreduzierung, insbesondere bei den neuen Lasten infolge Sektorenkopplung, zu erwarten. Da die Einspeisung aus EE jedoch niemals ganz auf null gehen wird, steigt mit weiterem EE-Ausbau auch deren Anteil während der Dunkelflauten. Trotz einer zunehmenden Flexibilisierung bleibt das Thema Dunkelflaute jedoch weiterhin aktuell und erfordert die Vorhaltung flexibler Kraftwerksleistung, allerdings mit abnehmenden Volllaststunden für diese Reservekraftwerke.

Auch Herr Dr. Cyril Stephanos von acatech untermauert in seinem Beitrag „Residuallastkraftwerke im künftigen Energiesystem“ den Zusammenhang zwischen Lastflexibilisierung und Bedarf für Residuallastkraftwerke (Reservekraftwerke). Nur durch eine entsprechende Lastflexibilisierung lässt sich der Bedarf für derartige Kraftwerke begrenzen. Auch eine starke europäische Vernetzung kann den Bedarf senken. Residuallastkraftwerke sind und bleiben jedoch der Grundpfeiler der Versorgungssicherheit. Langfristig sieht er den Bedarf hierfür in etwa in der Größenordnung des heutigen Kraftwerkparks.

Herr Dr. Christoph Maurer von consentec stellt in seinem Beitrag Optionen für ein deutsches Strommarktdesign vor. Im Zusammenhang mit Flexibilisierung sieht er die aktuelle Netzentgeltsystematik als größtes einzelnes Flexibilitätshemmnis im deutschen Strommarkt. Auch der schleppende Ausbau von Smart Metern als Basis für die Nutzung flexibler Tarife wird dabei thematisiert. Hinsichtlich einer Reform der Netzentgeltsystematik werden die Ergebnisse der Bundesnetzagentur (Projekt AgNes) dringend erwartet.

Als Reservekraftwerke werden in der politischen Diskussion insbesondere neue große Erdgaskraftwerke (H₂ ready) gesehen. Die Rolle von Biogas wird dabei jedoch vielfach unterschätzt, obwohl im Koalitionsvertrag der Bioenergie auch bei der steuerbaren Stromerzeugung eine wichtige Rolle eingeräumt wird. Herr Uwe Welteke-Fabricius vom Flexperten-Netzwerk stellte daher in seinem Beitrag mögliche Optionen für eine Flexibilisierung von Biomasse und Biogas vor. Bei gleichbleibendem Biomasseaufkommen auf heutigem Niveau und einer - infolge der Flexibilisierung - deutlich reduzierten Betriebszeit, könnten zukünftig dezentrale Biogas-BHKW-Anlagen mit einer installierten Leistung von 24 GWel und mehr betrieben werden und einen Zeitraum von mehreren Tagen mit wenig Wind und PV (Dunkelflaute) überbrücken. Hierzu wurde auch auf ein in diesem Jahr erstelltes Hintergrundpapier der ETG hingewiesen.

In Session 2 mit dem Schwerpunkt „Engpassmanagement und Umgang mit Überschüssen“ ist Herr Dr.-Ing. Frank Wirtz von der Bayernwerk Netz GmbH auf dezentrale Flexibilität im Verteilnetz eingegangen. Durch einen flexiblen Betrieb insbesondere bei Elektromobilität, Heimspeicher und Wärmepumpen lassen sich ansonsten im Verteilnetz erforderliche Maßnahmen, wie z.B. Abregelungen oder Netzausbau vermeiden oder begrenzen. Im Zusammenhang mit zellularen Energiesystemen stelle Herr Felix Flatter von der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern zusammen mit Frau Alina Anapyanova von der Universität Passau, die Möglichkeiten und Vorteile vor, die sich durch eine spartenübergreifende Planung kommunaler Energiesysteme ergeben können. Damit die Flexibilisierungspotenziale auf der Kundenseite auch umgesetzt erden können, sind intelligente Mess- und Steuerungssysteme erforderlich. Diese Aspekte wurden in dem Beitrag von Frau Laura Woryna von VDE FNN vorgestellt. Dabei gilt es neben den marktorientierten Optionen insbesondere auch die relevanten kritischen Netzzustände im Niederspannungsnetz und ggf. auch in vorgelagerten Netzen zu kennen. Damit die hierfür erforderliche Digitalisierung des Verteilnetzes gelingen kann, müssen Gesetzgebung, Regulatorik und Technik aufeinander abgestimmt sein.

Abschließend ging Herr Nidal Meyer von der 50Hertz Transmission GmbH noch auf die Herausforderungen Im Übertragungsnetz ein. Die Übertragungsnetzbetreiber haben die Systemverantwortung und benötigen hierfür verlässliche Prognosen und Messungen der EE-Einspeisungen. Ein systemorientiertes Verhalten auf Basis der richtigen Anreize und Rahmenbedingungen kann die Grundlage für ein auch künftig funktionierendes Netzengpassmanagement sein. Dabei können auch Batteriespeicher eine große Chance sein, sofern diese nicht nur marktorientiert sondern auch netz- und systemorientiert eingesetzt werden.

In Session 3 „Flexibilitätsmärkte und Lastflexibilität“ wurden die technischen Optionen sowie die wirtschaftliche Attraktivität einer Umsetzung näher betrachtet. Herr Professor Martin Wolter, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, zeigte, welche Potenziale zur Lastflexibilisierung prinzipiell möglich wären. Diese wurden in einer ETG-Studie (Enerflex) eingehend untersucht. Insbesondere die Elektromobilität könnte neben Batterie-Heimspeichern den größten Beitrag im NS-Netz liefern. Allerdings muss ein akzeptables Anreiz- und Vergütungsmodell noch gefunden werden. Herr Serafin von Roon von der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V. in München zeigte Ansätze wie die notwendigen Flexibilitätsoptionen gehoben werden können und welche Potenziale und Geschäftsmodelle sich daraus ergeben könnten und welche Hemmnisse dem entgegenstehen könnten.

Wasserstoff wird heute oft als eine tragende Säule bei der Umsetzung der Energiewende gesehen, da sich damit ein zu erwartendes Überangebot von Strom aus Wind und Sonne sinnvoll nutzen ließe und somit ggf. Abregelungen dieser Erzeuger vermeiden lassen könnten. Neben einer Versorgung der geplanten Reservekraftwerke mit „grünem“ Wasserstoff, wird Wasserstoff auch in anderen Sektoren zum Einsatz kommen, um dort fossile Rohstoffe zu ersetzen. Herr Dr. Marvin Bendig von Siemens Energy ging in seinem Beitrag insbesondere auf die Bedeutung von Wasserstoff für die Langzeitspeicherung im Energiesystem ein. Eine aufgrund der volatilen EE-Einspeisung erforderliche flexible netz- und systemorientierte Betriebsweise der Elektrolyseure, z.B. die Teilnahme an den Regelenergiemärkten, ist prinzipiell möglich. Dies stellt jedoch für gewisse Elektrolyseurtechnologien noch eine Herausforderung dar. Zusätzlich zu einer Wirkleistungsregelung könnten die Umrichter der Elektrolyseure auch Anforderungen hinsichtlich einer Blindleistungsregelung erfüllen. Aus Stabilitätsgründen müssen die Elektrolyseure gewisse Anforderungen erfüllen, z.B. dürfen sie sich bei einem kurzzeitigen Fehler im Stromnetz, nicht von diesem trennen („Fault Ride Through“).

Der Wärmesektor gilt als der größte Hebel bei der Umsetzung der Klimaziele, da Wärme heute größtenteils noch aus fossilen Energieträgern bereitgestellt wird. Etwa die Hälfte des gesamten Energiebedarfs in Deutschland entfällt auf den Wärmesektor. Auch hinsichtlich der Flexibilitätsoptionen zeigt dieser Sektor sehr hohes Potenzial. Herr Andreas Hauer vom ZAE Bayern konnte in seinem Beitrag den Einsatz von Power-to-Heat Anlagen und Wärmespeichern als Flexibilitätsoption anschaulich vermitteln. Die meisten der heute noch auf der Verbrennung fossiler Energieträger basierten Wärmeerzeuger lässt sich prinzipiell durch strom-basierte Verfahren ersetzen. Insbesondere die sehr effizienten Wärmepumpen bieten sich im Raumwärmebereich an. Mit Hochtemperatur-Wärmepumpen lassen sich heute auch schon Prozesstemperaturen bis etwa 200°C erreichen. Bei Hochtemperaturanwendungen können mit elektrischen Direktheizern auch Temperaturen bis etwa 1600 °C erreicht werden. Wärmespeicher sind für alle Temperaturniveaus verfügbar. Im Vergleich zu anderen Speicheroptionen stellen Wärmespeicher i.d.R. die kostengünstigste Option dar.

Die Vorträge in Session 4 hatten die Speicher als Flexibilitätsoption zum Thema. Herr Urban Windelen vom Bundesverband Energiespeicher (BVES) ging auf die aktuellen Marktentwicklungen und die damit verbundenen Herausforderungen ein. Nachdem in den letzten Jahren insbesondere die Batterie-Heimspeicher den Markt dominiert haben, ist in letzter Zeit ein starkes Wachstum bei Batterie-Großspeichern (Einzelleistungen bis zu mehreren 100 MW) zu beobachten. Diese Speicher werden heute kostengünstig in Containerbauweise errichtet. Während bisher die Speicher üblicherweise für eine Entladedauer von einer Stunde ausgelegt wurden, geht man heute aufgrund der stark gefallenen Batteriepreise auf zwei oder sogar 4 Stunden – mit steigender Tendenz. Dennoch werden Batteriespeicher allein den Strombedarf während Dunkelflauten nicht abdecken können. Die bei den Netzbetreibern aktuell vorliegenden Netzanschlussbegehren für derartige Speicher geben Anlass, das Vergabeverfahren zu verbessern, um zu vermeiden, dass damit Netzanschlusskapazitäten für andere Netznutzer blockiert werden. Außerdem soll sichergestellt werden, dass die Speicher nicht ausschließlich marktorientiert betrieben werden, was ansonsten zu einer weiteren Überlastung der Netze führen könnte. Dabei könnte auch eine netzorientierte Allokation dieser Speicher einen Beitrag leisten.

Im Industriesektor sieht Windelen insbesondere den größten Hebel durch den Einsatz von Speichern für Prozesswärme mit Temperaturen größer 250 °C.

Mit seinem Beitrag „Tsunami oder Strohfeuer? Bedingungen für einen nachhaltigen Großbatteriehochlauf in Deutschland“ ging Herr Hans-Günter Schwarz von der RWE Supply & Trading GmbH auf die aktuelle Marktentwicklung und auf eigene Projekte ein. Ein Überangebot an Speichern könnte langfristig zu einer Marktsättigung mit sinkenden Erlösen führen (Kannibalisierung).

Während aktuell Lithium-Technologien den Speichermarkt dominieren, wird bereits intensiv nach Nachfolgeoptionen gesucht. Hierauf ging Herr Benjamin Achzet von der Varta AG mit seinem Beitrag „Stromspeicher im Umbruch: Technologien, Trends und die Macht der neuen Materialien“ ein. Insbesondere Natrium-Ionen gelten dabei als aussichtsreiche Kandidaten. Die Entwicklung neuer Zellchemien sollte als Chance gesehen werden, damit Deutschland im Batteriesektor wieder aufholen kann.

Das Interesse der Teilnehmerinnen und Teilnehmer war bei allen Vorträgen sehr hoch. Dies wurde insbesondere durch die zahlreichen Fragen und Kommentare zu den Vorträgen bestätigt. Auch in den Pausen, für die ausreichend lange Zeiten eingeplant wurden, fand ein reger Gedankenaustausch statt. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die Entscheidung für diese Veranstaltung in Präsenz richtig und die thematische Ausrichtung der Fachtagung ein voller Erfolg war. Auch die zeitliche Abstimmung mit der Energiewende-Tagung der Hochschule wurde sehr positiv aufgenommen. Der ETG Fachbereich V1 ist sich einig, dass es angesichts der Relevanz und der positiven Rückmeldungen der Teilnehmenden in der Zukunft weitere Veranstaltungen zu diesem Themenkomplex geben soll – gerne auch wieder in Zusammenarbeit mit der HS München. Die inhaltliche Ausgestaltung und mögliche Termine werden im Fachbereich abgestimmt und zu gegebener Zeit bekannt gegeben.

Abschließend soll hier auch nochmals insbesondere den Organisatoren vor Ort gedankt werden. Das Team von Frau Florentina Alecu von der der HS München hat hier hervorragende Arbeit geleistet. Auch das Catering wurde allen Ansprüchen gerecht.