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Deutschlands ungenutztes Potenzial - Industrie als Stromnetz-Puffer
Deutschlands ungenutztes Potenzial,
Industrie,
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00:00Hunderte Millionen Euro, so viel kosten Eingriffe mit Regelleistung jedes Jahr.
00:04Das ist Leistung, mit der wir ungeplante Frequenzschwankungen im Stromnetz ausgleichen.
00:09In Deutschland kauft man diese Regelleistung auf dem Regelleistungsmarkt.
00:12Weil Kraftwerke dafür extra Leistung bereithalten müssen, ist die tatsächlich ziemlich teuer.
00:17Dabei gäbe es günstigere Alternativen, denn in deutschen Unternehmen steckt ein ungeahntes Potenzial.
00:22Viele könnten nämlich selber flexible Leistungen bereitstellen und so das Netz stabilisieren,
00:26Kosten senken und dabei sogar selbst noch Geld verdienen.
00:29Klingt ein bisschen verrückt, aber das Forschungsprojekt Synergie sagt, das geht.
00:33Wie die Idee umgesetzt werden soll, was technisch dahinter steckt und welche Unternehmen schon jetzt erfolgreich damit arbeiten.
00:38Darum geht es jetzt und damit willkommen bei Breaking Lab. Jakob hier. Los geht's.
00:45Unser Stromnetz, das funktioniert ja so ein bisschen wie so eine Waage.
00:48Genau wie bei der Waage ein Gleichgewicht herrschen muss, müssen auch im Netz die Stromerzeugung und der Stromverbrauch immer gleich sein.
00:55Nur leider ist es super schwierig, dieses Gleichgewicht zu halten.
00:58Gerade die erneuerbaren Energien sind hier ja durchaus eine Herausforderung.
01:01Im Sommer etwa ist die Sonnenstrahlung, die uns erreicht, größer.
01:04Im Winter ist sie kleiner.
01:06Aber natürlich gibt es die ganze Zeitschwankung.
01:08Und diese Schwankungen, die führen am Ende auch dazu, dass mal viel Strom produziert wird und dann wieder weniger.
01:14Und jetzt müssen wir das Stromnetz ja aber irgendwie in Waage halten, weil es sonst instabil wird und im schlimmsten Fall sogar zusammenbricht.
01:20Um das zu verhindern, gibt es bei uns in Deutschland verschiedene Maßnahmen.
01:24Die reichen von der Energiespeicherung mit Batteriespeichern und Pumpspeicherkraftwerken über den Netzausbau bis hin zur intelligenten Anpassung des Verbrauchs, zum Beispiel in Fabriken oder in E-Auto Ladesäulen.
01:35Diese ganzen Maßnahmen, die funktionieren aber nicht nur eigenständig.
01:37Man kann sie auch zusammen im Stromnetz intelligent steuern und das geht mit der Regelleistung.
01:43Mit Regelleistung können wir heute kurzfristige Schwankungen ausgleichen und so die Netzfrequenz stabil halten.
01:48Das schützt das Stromnetz vor einer Überlastung und im schlimmsten Fall halt eben auch vor einem Blackout.
01:53Allerdings hat die Regelleistung in Deutschland zunehmend ein Problem.
01:57Und für dieses gibt es sogar eine Lösung.
01:59Bisher nutzt die nur irgendwie kaum jemand.
02:02Was ist das also?
02:03Regelleistung stammt heute ja meistens aus konventionellen Kraftwerken.
02:06Gleichzeitig gibt es aber immer weniger konventionelle Kraftwerke, während wir heute fast 60% unseres Stroms aus Wind- und Solarenergie beziehen.
02:14Was das bedeutet, das können wir schon jetzt im Sommer sehen.
02:17An sonnenreichen Tagen wird oft so viel Solarschum erzeugt.
02:20Einige konventionelle Kraftwerke, die brauchen wir in der Zeit auf dem normalen Strommarkt tatsächlich dann gar nicht mehr.
02:25Und die werden dann abgeschaltet.
02:26Das Problem dabei, genau diese Kraftwerke stehen traditionell auch als Anbieter von Regelleistung bereit.
02:32Jetzt kann es ja aber immer wieder zu einem unvorhergesehenen Ereignis kommen.
02:35Das kann ein Anlagenausfall sein.
02:37Manchmal ändert sich das Wetter aber auch einfach nur unerwartet.
02:40Dann ziehen Wolken etwas schneller auf als vorhergesagt.
02:42Und dann steht auf einen Schlag weniger Solarstrom zur Verfügung als erwartet.
02:46Und genau in solchen Momenten benötigen wir halt die Regelleistung.
02:50Die kann dann das Netz kurzfristig ausgleichen.
02:52Jetzt sind ja aber weniger Kraftwerke am Netz, die schnell einspringen können.
02:56Und dadurch gibt es auch wenige Anbieter auf dem Markt und die Preise für Regelleistungen, die steigen.
03:01Und das kann ziemlich teuer werden.
03:022024 hat uns der Einsatz von Regelleistungen annähernd 400 Millionen Euro gekostet.
03:082022 waren es annähernd sogar 700 Millionen Euro.
03:12Die Kosten, die trägt die Allgemeinheit.
03:14Und damit wir uns optimal an die Schwankungen und an das sich verändernde Stromnetz anpassen können,
03:19braucht unser Stromnetz mehr Flexibilität.
03:21Das könnte uns auch vor steigenden Kosten schützen.
03:23Die krasse News dabei, finde ich, ist, laut dem Forschungsprojekt Synergy hat Deutschland da ein riesiges ungenutztes Potenzial.
03:31Nämlich die energieintensive Großindustrie, aber auch kleine und mittelständische Unternehmen, die können einen großen Unterschied machen.
03:37Die können die Kosten für Regelleistungen senken und dabei für mehr Nachhaltigkeit sorgen und dabei sogar selber noch was verdienen.
03:43Aber wie soll das Ganze jetzt gehen?
03:45Um das zu verstehen, brauchen wir noch einmal unsere Waage.
03:47Wenn unsere Waage perfekt ausgeglichen ist, dann zeigt sie einen Wert an von genau 50 Hertz.
03:53Das ist die Frequenz im deutschen Stromnetz.
03:55Und genau dieses Gleichgewicht müssen wir halten.
03:57Aber das ist gar nicht so einfach.
03:59Wird mehr Energie verbraucht, sinkt die Frequenz unter 50 Hertz.
04:02Wird mehr erzeugt, steigt sie über 50 Hertz.
04:05Die Regelleistung ist bei der Waage jetzt sowas wie ein Ausgleichsgewicht oder eher wie ganz viele kleine Ausgleichsgewichte.
04:12Von denen hat die Regelleistung drei verschiedene Typen.
04:14Man spricht dabei auch von Regelleistungsprodukten.
04:17Welchen Typ wir nutzen, hängt vor allem davon ab, wie lange wir die Regelleistungen brauchen.
04:22Der erste Typ ist die Primärregelleistung.
04:24Die ist spätestens 30 Sekunden nach dem Signal verfügbar und die kann dann bis zu 15 Minuten lang genutzt werden.
04:30Heißt, auf der Waage könnten wir dieses Gewicht nach allerspätestens 30 Sekunden voll einsetzen, aber auch halt nur maximal 15 Minuten.
04:38Brauchen wir dann immer noch Regelleistung, dann wechseln wir von der Primärregelleistung auf die Sekundärregelleistung.
04:43Das wäre unser zweites Ausgleichsgewicht.
04:46Das steht uns nach spätestens 5 Minuten zur Verfügung.
04:48Und wenn wir die Regelleistung dann noch länger brauchen, dann benutzen wir die Minutenreserveleistung.
04:53Das ist unser drittes Gewicht und die steht uns innerhalb von 12,5 Minuten zur Verfügung und das dann für bis zu 60 Minuten.
05:00Nehmen wir jetzt mal an, der Verbrauch ist höher als die Erzeugung.
05:02Dann sinkt ja die Frequenz unter 50 Hertz und die Waage kippt nach links.
05:06Immer wenn das passiert, brauche ich positive Regelleistung.
05:09Ich will ja wieder nach oben kommen, auf die 50 Hertz.
05:12Mit der positiven Regelleistung habe ich jetzt zwei Möglichkeiten.
05:15Ich kann die Stromproduktion erhöhen, ich stelle also ein Extragewicht auf die Erzeugerseite oder ich kann den Verbrauch verringern.
05:22Dann nehme ich einfach ein Gewicht runter von der Verbraucherseite.
05:25Und diese kleine Anpassung mit positiver Regelleistung gleicht die Stromfrequenz und natürlich auch meine Waage wieder aus.
05:31Kippt die Waage aber jetzt nach rechts, also steigt die Frequenz über 50 Hertz, dann brauche ich negative Regelleistung.
05:37Hier jetzt das gleiche Spiel, nur umgekehrt, ich möchte die Frequenz ja diesmal nicht erhöhen, sondern senken.
05:43Das heißt, mit negativer Regelleistung nehme ich Gewichte von der Erzeugerseite runter oder stelle zusätzliche Gewichte auf die Verbraucherseite.
05:50Und auch das gleicht jetzt wieder meine Waage und die Frequenz aus.
05:54Ungefähr so funktioniert die Regelleistung.
05:56Natürlich ist das jetzt alles ein bisschen vereinfacht, aber es dient uns schon dafür zu verstehen, was jetzt der neue Ansatz ist.
06:02Und beim neuen Ansatz ist es so, dass wir vorher ein Problem haben, und zwar die Anpassung mit Regelleistung.
06:06Die führen wir in Deutschland traditionell vor allem auf der Erzeugerseite durch, also rechts bei den Kraftwerken.
06:12Auf der Verbraucherseite, also links, gibt es zwar auch Regelleistungseingriffe, die sind aktuell aber noch eher selten.
06:18Früher hat diese Strategie auch ziemlich gut gepasst.
06:20Damals gab es ja viele fossile Kraftwerke und damit eine gut planbare und anpassbare Einspeisung.
06:25Mit der Energiewende werden die aber weniger und wir haben mehr erneuerbare Energien.
06:29Und die schwanken in der Erzeugung und brauchen einfach viel mehr Flexibilität.
06:33Viel Potenzial dafür hat das Forschungsprojekt Synergie in der Industrie gesehen.
06:36Denn sie verbraucht mit 44% fast die Hälfte des Stroms in Deutschland.
06:40Industrielle Prozesse könnten etwa ihren Stromverbrauch flexibel an das schwankende Stromangebot anpassen.
06:45Laut Synergie könnte die Industrie zum Beispiel kurzfristig innerhalb von 15 Minuten ihren Strombedarf um bis zu 12,2 Gigawatt senken oder um 12 Gigawatt erhöhen.
06:55Damit ihr mal so ein Gefühl dafür bekommt, das ist einfach mal mehr als der siebeneinhalbfache Output des leistungsstärksten Kernreaktors in Europa.
07:03Heißt, die deutsche Industrie könnte ihren eigenen Bedarf je nach aktuellem Stromangebot enorm erhöhen oder senken.
07:09Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen sind dabei eine wichtige Stellstraube.
07:13Von denen gab es laut KfW nämlich 2024 in Deutschland mehr als 3,8 Millionen Stück.
07:18Jetzt ist natürlich die Frage, wie sollen die das umsetzen?
07:21Hier mal ein paar Ideen aus dem Forschungsprojekt.
07:24Grundsätzlich könnte die Industrie sowie kleine oder mittelständische Unternehmen so eine Art Puffer für das Stromnetz sein.
07:30Die Industrie hat ja dieses Potenzial, ihren Strombedarf zu steigern oder zu senken und dadurch positive und negative Regelleistungen bereitzustellen.
07:37Und genau da könnte man ansetzen mit zwei konkreten Möglichkeiten.
07:41Der erste Weg, der schon ziemlich viel bringen würde, wäre eine marktorientierte Flexibilität.
07:46Dabei produziert man gezielt mehr, wenn viel grüner, günstiger Strom verfügbar ist.
07:50Wenn weniger verfügbar ist und der Strom teurer ist, dann würde man entgegen weniger mit Strom produzieren.
07:55Eine Möglichkeit, das umzusetzen, sind zum Beispiel bivalente Anlagen.
07:59Bivalente Anlagen, die können zwischen zwei verschiedenen Energieträgern wechseln, etwa Strom und Gas.
08:04Je mehr Strom verfügbar ist, desto mehr Strom würde die Anlage nutzen.
08:07Wird der Strom aber teurer, würde die Anlage wieder auf Gas wechseln.
08:11Inzwischen gibt es für diesen Switch zwischen Strom und Gas auch einiges an smarter Technik.
08:15Die kann zum Beispiel mit KI steuern, wann wir was am besten nutzen.
08:18Also einmal abhängig von der Verfügbarkeit des Stroms, andererseits natürlich aber auch vom Preis.
08:23Und genauso könnten Industrieanlagen mit viel günstigem Strom auch einfach gezielt mehr produzieren und die Produkte dann lagern.
08:30Noch spannender ist aber der zweite Weg.
08:31Wir können nämlich noch einen Schritt weiter gehen und nicht nur marktorientiert handeln, sondern netzdienlich.
08:36Das heißt, ein Unternehmen reagiert nicht nur auf den Preis, sondern auf ein direktes Notsignal des Netzbetreibers.
08:41Gibt es beispielsweise einen Strommangel, weil nur wenig Solar- oder Windenergie verfügbar ist,
08:46dann könnte der Netzbetreiber sagen, das Netz jetzt sofort stabilisieren.
08:49Und Unternehmen könnten daraufhin Leistung bereitstellen, wären dabei so eine Art Feuerwehr für ein unausgeglichenes Netz,
08:55welches sie stabilisieren und sie könnten dabei sogar auch noch was verdienen.
08:59Um gezielt netzdienlich zu sein, helfen etwa zusätzliche Speicherkapazitäten im Betrieb.
09:04Die würden schon viel bringen.
09:06Da könnte man zum Beispiel elektrische oder thermische Speicher nutzen, um bei einem Stromüberschuss Energie speichern zu können.
09:11Bei einem Strommangel könnte die Industrie dagegen ihre Anlagen kurzzeitig abschalten und so das Netz stabilisieren,
09:16beziehungsweise dann zum Beispiel auf die Speicher umschalten.
09:20Und hier fand ich eine Sache ziemlich krass.
09:23Lüftungsanlagen zum Beispiel.
09:24Die machen in der Industrie so 11 bis 20 Prozent des Endenergieverbrauchs aus.
09:27Die könnten ihre Leistung um 15 Prozent drosseln und so bis zu drei Minuten lang Regelleistung bereitstellen.
09:34Und auf die Luftqualität hätte das noch nicht mal einen spürbaren Einfluss.
09:38Und auch da gibt es inzwischen smarte Technik mit KI, die beide Welten steuern kann.
09:42Und diese Flexibilität, die hat jetzt mehrere Vorteile.
09:44Sie ist nachhaltig.
09:45Mindestens 700.000 Tonnen CO2 lassen sich in Deutschland damit pro Jahr vermeiden.
09:50Und sie ist kostensparend und natürlich extrem gut fürs Netz.
09:53Und das Beste an der Flexibilität, kleine und mittelständische Unternehmen, die können die sogar vermarkten.
09:58Das heißt, sie können Geld damit verdienen, dass sie marktorientiert ihre Produktionsprozesse flexibilisieren und Leistungen auf dem nationalen Regelleistungsmarkt verkaufen.
10:07Für so ein einzelnes, kleines oder mittelständiges Unternehmen ist das natürlich etwas schwieriger.
10:11Aber es gibt Anbieter, die können die Flexibilität von kleinen und mittelständischen Unternehmen bündeln.
10:15Da gibt es auf jeden Fall jede Menge Anpassungsmöglichkeiten für kleine und mittelständische Unternehmen.
10:20Die helfen dann nicht nur dem Stromnetz, sondern können auch einige Vorteile im eigenen Betrieb mitbringen.
10:25Wo man jetzt genau ansetzt, das ist bei jedem Unternehmen natürlich nochmal ein bisschen unterschiedlich.
10:29Ihr seht, es gibt einige Möglichkeiten, unsere Industrie flexibler zu machen, Kosten zu sparen und gleichzeitig auch noch etwas Gutes fürs Stromnetz zu tun.
10:37Und es klingt ja auch eigentlich recht einfach.
10:39Nur die Frage, wenn es so einfach ist, warum machen wir das dann nicht schon viel mehr hier?
10:42Wie so oft gibt es da Stolpersteine und ich muss sagen, bei ein paar davon habe ich mir echt an den Kopf gefasst, weil die schon ziemlich absurd sind.
10:50Welche genau, das klären wir jetzt im großen Aber.
10:52Vorher lasst noch schnell ein Abo da und aktiviert die Glocke, damit ihr kein Video mehr verpasst.
10:56Und damit kommen wir zum großen Aber und der Frage, was hindert die Industrie in Deutschland eigentlich an mehr Energieflexibilität?
11:01Den einen Grund gibt es tatsächlich so nicht.
11:03Die sind ziemlich vielfältig.
11:05Es gibt ökonomische Hemmnisse, zum Beispiel weil die Erlöse aus der Vermarktung der Energieflexibilität bisher eher unsicher sind.
11:10Gleichzeitig haben die Unternehmen Sorge vor hohen Investitionskosten und auch technologisch kann das manchmal schwierig werden, denn in manchen Betrieben ist nicht immer alles so super automatisiert.
11:20Die Anlagen sind nicht robust genug oder es fehlt einfach die Sensorik, um energieflexible Prozesse zu erfassen und zu steuern.
11:27Gerade kleineren und mittelständischen Unternehmen fehlt oft aber auch ganz einfach das Know-how.
11:31Was ich aber wirklich krass fand, ist, wie viele regulatorische Hemmnisse es gibt.
11:36Und das ist teilweise echt absurd, weil eigentlich müsste ja auch der Gesetzgeber ein Interesse daran haben, dass Unternehmen energieflexibel sind.
11:42Aber es gibt da so ein paar Gesetze und Regeln, die einfach super kontraproduktiv sind.
11:47Zum Beispiel werden Unternehmen bestraft, wenn sie Verbrauchsspitzen fahren.
11:50Damit ihr versteht, warum das so ein Problem ist.
11:52Wenn ich jetzt stromflexibel nutzen will, dann muss ich ja mal sehr viel Strom verbrauchen und dann mal sehr wenig.
11:57Wenn mir der Energiemarkt jetzt das Signal gibt, ist es viel Strom da und vor allem günstig,
12:02dann müsste ich als flexibles Unternehmen ja genau dann sehr viel Strom verbrauchen und Lastspitzen fahren.
12:07Ist ja auch gut für den Energiemarkt dann.
12:08Wenn allerdings wenig dafür teurer Strom verfügbar ist, dann möchte ich als flexibles Unternehmen natürlich keinen Strom beziehen und fahre weniger Last.
12:15Auch gut für den Energiemarkt.
12:17Jetzt ist aber das Ding, die aktuellen Netzentgeltregelungen, die orientieren sich immer an der höchsten individuellen Lastspitze im Jahr.
12:23Das heißt, weil ich zu einem bestimmten Zeitpunkt meine Energieflexibilität bereitgestellt habe, muss ich jetzt deutlich höhere Netzentgelte zahlen.
12:30Aber das will ich ja nicht.
12:32Ich will ja nicht für meine Energieflexibilität bestraft werden.
12:35Und genau das schreckt halt viele Unternehmen in Deutschland ab.
12:37Das gleiche gilt für Effizienzvorgaben.
12:40Um von bestimmten Abgaben befreit zu werden, müssen Firmen nachweisen, dass sie jedes Jahr energieeffizienter werden.
12:46Flexibel zu sein bedeutet aber, eine Maschine auch mal nur auf halber Kraft laufen zu lassen.
12:50Und dabei verlassen sie den optimalen Betriebspunkt einer Anlage.
12:53Und das macht die Anlage weniger effizient, als wenn sie die ganze Zeit unter Volllast läuft.
12:58Auch hier werden Unternehmen wieder für ihre Energieflexibilität bestraft.
13:01Wieder so ein Grund, warum es die Energieflexibilität in Deutschland so schwer hat.
13:05Es gibt auf jeden Fall noch so einige Herausforderungen, die uns da zu mehr Energieflexibilität im Weg stehen.
13:10Vor allem regulatorisch könnte man da echt einiges machen und sich so ein bisschen der veränderten Situation auf dem Energiemarkt anpassen.
13:17Aber was denkt ihr über das Thema und wusstet ihr von diesen regulatorischen Einschränkungen?
13:21Schreibt mir das gerne mal in die Kommentare.
13:23Ich sage ansonsten bis zum nächsten Mal.
13:24Macht's gut, euer Jakob.