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Montag, 04 Januar 2021 13:00

Was ist eigentlich Regelleistung? - Teil 3 - Stabilität im Verbundnetz

von Stefan Fassbinder
Geschätzte Lesezeit: 5 - 9 Minuten

Elektrische Energie ist das einzige Produkt, das immer wortwörtlich im selben Moment erzeugt werden muss, in dem es verbraucht wird. Dennoch ist sie praktisch immer im vollen Umfang verfügbar – ob nun in Anspruch genommen oder nicht. Wie geht das? Und können Galvanik-Anlagen vielleicht dazu beitragen, dass dies so bleibt?

2.3 Sekundär-Regelung

Abb. 10: In Deutschland bereit gestellte Primär-Regelleistung  und die dafür gezahlten Preise 2019Abb. 10: In Deutschland bereit gestellte Primär-Regelleistung und die dafür gezahlten Preise 2019Sekundär-Regelleistung „aFRR (automatic frequency restauration reserve)“ muss innerhalb von 5 Min. in voller Höhe zur Verfügung stehen. Wie der Name sagt, wurde auch dieser Vorgang zweckmäßigerweise automatisiert. Spätestens nach 15 Min. sollte die sekundäre im Bedarfsfall die primäre Regelleistung vollständig abgelöst haben, damit diese erneut für Ausgleichsvorgänge verfügbar ist (z. B. Akkumulatoren werden wieder aufgeladen, Pumpspeicherkraftwerke können ggf. wieder in den Pumpmodus wechseln, falls sie auf Grund des Ereignisses kurz zuvor schnellstmöglich vom Pumpen zum „Turbinieren” gewechselt hatten). Die Ansprechzeiten überlappen sich jedoch mit denen der Primär-Regelleistung (Abschnitt 2.2) und der Minuten-Reserve (Abschnitt 2.4): „Bei der Bestimmung des aFRR-Istwertes ist eine eventuelle Erbringung von FCR und mFRR zu berücksichtigen. Die Bestimmung des aFRR-Istwertes wird im Detail zwischen Reserven anschließendem ÜNB (Übertragungsnetz-Betreiber) und Reserven-Anbieter abgestimmt“ [1]. Von Speicher-Einheiten verlangt man allerdings, dass sie Energie für mindestens eine Stunde enthalten und in höchstens 4 Stunden wieder aufgeladen sind.

Da man die Schuld an jedweder Störung derjenigen Regelzone zuschreibt, in der sich die Abweichung vom Plan ereignet hat, ist es nun Aufgabe allein dieser Regelzone, dafür zu sorgen, dass die Frequenz wieder stimmt. „Die zweite Regelungsstufe, die Sekundärregelung, wird in den jeweiligen Ländern bzw. Regelzonen aktiviert, um den geplanten Energieaustausch bei gleichzeitiger Stützung der Frequenz von 50 Hz einzuhalten“ [2]. Die betroffene Regelzone muss nun für eine Weile etwas mehr auf die rechte Waagschale legen als auf der linken liegt, damit die anderen Regelzonen während dieser Zeit ihr „Guthaben abbauen” und rechts etwas weniger auflegen können als links, denn schließlich war es unmittelbar nach dem Störfall – zur Vermeidung von Stromausfällen – anders herum gewesen (Abb. 11).

Damit ist es nun zwar nicht mehr so eilig, denn eine weiträumige Störung ist bereits sicher vermieden. Wer wann wie viel beitragen muss, ist aber im Einzelnen genau geregelt [3]. Die Frequenz ist wieder stabil – aber nicht mehr auf Sollwert. Dem soll nun abgeholfen werden. Dazu ist zunächst noch auf einige Auffälligkeiten einzugehen:

2.3.1 Nur abgerufene Sekundär- Regelleistung wird vergütet

Auf dem Markt für Sekundär-Regelung wird sowohl die Leistung (Abb. 11) als auch die Energie (Abb. 12) vergütet; im Gegensatz zur Primär-Regelleistung (Abb. 10) jedoch nicht die vorgehaltene, sondern nur die abgerufene Leistung. Die vorgehaltene Leistung verändert sich nur wenig, sondern bleibt fast im gesamten Verlauf des Jahres fast konstant. Erst am 10. Dezember 2019 gerät die Bereithaltung auf einmal in Bewegung, und der Wert ändert sich von nun an mehrmals täglich – wenn auch vergleichsweise geringfügig. Die abgerufenen Werte dagegen schwanken während des ganzen Jahres viertelstündlich sehr heftig, denn das ist schließlich Sinn und Zweck der Übung. Eigentlich müssten diese sekundengenau erfasst und gehandelt werden. Dies scheitert jedoch an der praktischen Durchführbarkeit.

 Abb. 11: Verlauf der 2019 bereit gehaltenen und der tatsächlich abgerufenen positiven und negativen Sekundär-Regelleistung und der hierfür gezahlten PreiseAbb. 11: Verlauf der 2019 bereit gehaltenen und der tatsächlich abgerufenen positiven und negativen Sekundär-Regelleistung und der hierfür gezahlten Preise

 Abb. 13: Ausschnitt aus Abb. 11: Woche des höchsten Preises für Sekundär-Regelleistung 2019Abb. 13: Ausschnitt aus Abb. 11: Woche des höchsten Preises für Sekundär-Regelleistung 2019

 Abb. 12: Verlauf der 2019 eingespeisten positiven und negativen Sekundär-Regelenergie und der hierfür gezahlten PreiseAbb. 12: Verlauf der 2019 eingespeisten positiven und negativen Sekundär-Regelenergie und der hierfür gezahlten Preise

 Abb. 14: Ausschnitt aus Abb. 12: Woche des höchsten Preises für Sekundär-Regelenergie 2019 – erstaunlicherweise nicht dieselbe  Woche wie in Abb. 13Abb. 14: Ausschnitt aus Abb. 12: Woche des höchsten Preises für Sekundär-Regelenergie 2019 – erstaunlicherweise nicht dieselbe Woche wie in Abb. 13

2.3.2 Gleichzeitig positiv und negativ

Im Gegensatz zur Primär-Regelleistung fällt bei Betrachtung der Angaben, Werte und Diagramme Folgendes auf:

  • Es gibt positive und negative Regelleistung.
  • Es gibt positive und negative Regelenergie.
  • Für beides kommen jeweils positive und negative Preise vor.

Dabei müssen positive und negative Regelleistung und Regelenergie nicht von denselben Kraftwerken bereitgestellt werden. Die Preise sind schließlich auch nicht die gleichen. Die Werte und Zahlen und ihre Vorzeichen sind hier wie folgt zu verstehen:

  • Bei positiver Regelenergie bedeutet ein positiver Preis eine Zahlung des Übertragungsnetz-Betreibers an einen Anbieter von Regelenergie; ein negativer Preis dagegen eine Zahlung des Regelenergie-Anbieters an den Netzbetreiber, also eine Rückzahlung oder eine Art „Strafzahlung” für Lieferung in die falsche Richtung.
  • Bei negativer Regelenergie bedeutet ein positiver Preis eine Zahlung des Anbieters an den Netzbetreiber (hier hat der Anbieter wieder falsch herum geliefert), und ein negativer Preis bedeutet eine Zahlung des Netzbetreibers an den Anbieter (denn hier wurde wieder das geliefert, was das Netz in diesem Moment brauchte und was bestellt worden war).

Abb. 15: Positive und negative Regelenergie schließen sich weitgehend, aber nicht vollständig gegenseitig aus: Es kommt zu Überlappungen; auch Preise werden für beides ausgehandeltAbb. 15: Positive und negative Regelenergie schließen sich weitgehend, aber nicht vollständig gegenseitig aus: Es kommt zu Überlappungen; auch Preise werden für beides ausgehandeltFür Regelleistung gilt das Ganze dann entsprechend ebenso wie für Regelenergie. Wundern mag man sich zwar auf den ersten Blick, dass ein Anbieter tatsächlich manchmal in die falsche Richtung liefert (also Strom verbraucht, wenn eine Lieferung erwartet wird, oder umgekehrt), doch sind – auch in der Galvanotechnik – Situationen denkbar, in denen ein großer Verbraucher im Regelfall bei Bedarf nach negativer Regelleistung zugeschaltet und bei Bedarf nach positiver Regelleistung abgeschaltet wird, in dringenden Fällen aber Belange der Produktion Vorrang vor den Marktpreisen des Stroms haben. Solche Fälle müssen natürlich die Ausnahme bleiben, sonst funktioniert die Regelung des Netzes nicht! Tatsächlich sind diese Zustände die Ausnahme; in der Regel korrelieren die gelieferten Mengen grob mit den Preisen (Abb. 11, 12).

Somit können Leistung und Energie sowie deren Preise gleichzeitig positiv und negativ auftreten (was natürlich nur für die tatsächlich in Anspruch genommenen Leistungen und Energiemengen gilt, nicht für die bloße Vorhaltung – Abb. 15). Deshalb auch wurden in den Diagrammen positive und negative Preise mit gleichen Linien dargestellt, denn in aller Regel – bestätigt durch Ausnahmen – lassen sie sich dennoch eindeutig unterscheiden, da die Preise für positive Leistung bzw. Energie immer in der oberen und die Preise für negative Leistung bzw. Energie stets in der unteren Hälfte liegen. Dass beide zeitgleich auftreten, mag an der Weitläufigkeit des Netzes, seinen Impedanzen und seiner begrenzten Belastbarkeit liegen. Eine Mangel-Situation lässt sich deswegen unter Umständen besser durch eine Regelungs-Maßnahme in der unmittelbaren Umgebung ausregeln als gegen eine weit entfernte Überschuss-Situation kompensieren.

2.3.3 Angebot und Nachfrage bestimmen den Preis – oder?

Der Tag mit dem höchsten Preis für (positive) Regelleistung mit 273,85 Euro/MW am 2. Juli 2019 hinterlässt keine deutlichen Spuren beim Verlauf der Abrufe oder umgekehrt. Weder bei der positiven, noch bei der negativen Leistung beobachtet man dergleichen (Abb. 13). Man kann dies jedoch auch dahin gehend interpretieren, dass die Preise ihre lenkende Wirkung im Vorhinein ausgeübt haben. Schließlich werden sie im Vorhinein ausgehandelt.

2.3.4 Leistungspreise und Energiepreise korrelieren nicht

Die o.g. extreme Preisspitze bei der Leistung – um das 27fache über dem Jahres-Mittelwert – tritt keineswegs zeitgleich mit der Preisspitze bei der Energie auf (Abb. 14). Diese zeigt eine noch extremere Spitze: Am 31. Juli 2019 von 6:45 h bis 7:00 h kostete 1 MWh negative Regelenergie die Kleinigkeit von 6295,25 Euro – gleich das 107fache des Jahres-Mittelwerts von 58,76 Euro. Derweil lagen die Werte um 6:30 h bei 52,00 Euro und um 7:00 h bei 54,00 Euro, also sogar unter dem Jahresmittel. Vermutlich hat sich irgendwann zwischen 6:30 h und 6:45 h auf Grund
einer Störung in einem größeren Gebiet ein unvorhergesehener Versorgungsausfall ereignet, und der „Ruck im System” war um 7:00 h bereits wieder ausgeglichen – der aFRR sei es gedankt.

2.3.5 Negative Regelenergie gibt es bisweilen zu positiven Preisen

Die Preise für 1 MWh negative Regelenergie liegen zwar im Mittel mit -18,57 Euro leicht im Negativen, der Maximalwert aber ragt mit 2107,12 Euro deutlich weiter ins Plus als der Minimalwert mit – 999 Euro ins Minus reicht. Und am 31. Juli 2019 um 6:30 h (s. o. Abschnitt 2.3.4) betrug der Preis für 1 MWh negative Regelenergie 75,67 Euro, um 6:45 h nur 6,99 Euro und um 7:00 h wieder 75,14 Euro. Dass die Preise für negative Regelleistung überhaupt ins Negative ebenso wie in den positiven Bereich laufen, während die Preise für positive Regelleistung bei 0 einsetzen und also nur ins Plus reichen, muss man vielleicht dahingehend interpretieren, dass irgendwelche Anlagen zu einem Zeitpunkt, als eigentlich ein (erhöhter) Verbrauch oder ein Rückgang der Produktion vereinbart war, (mehr) Energie geliefert haben. Insgesamt sind 2491 von 35040 Viertelstundenwerten negativ. Das ist nicht überragend viel, aber auch nicht gerade verschwindend wenig – genauer gesagt jeder vierzehnte Wert. Allerdings ist auch nur jeder zwölfte Wert positiv. Der Preis für Regelenergie ist also über gut 84 % des Jahres gleich Null. Während dieser Zeit lassen sich die entsprechenden Anbieter „nur” für die Bereithaltung der Leistung bezahlen (wie die Feuerwehr, die man auch nicht anderweitig beschäftigen, geschweige denn gar ins Ausland vermieten kann, weil es gerade nicht brennt).

2.3.6 Regelenergie nicht viel teurer als „normaler” Strom

So liegt der o. g. mittlere Jahrespreis für 1 MWh positive Regelenergie von 58,76 Euro nur 43 % über dem Jahres-Mittelwert von 41,18 Euro, der an der Energiebörse EEX für „normalen” Strom gezahlt wurde. Der Haushalts-Stromtarif betrug 2019 im Jahresmittel 30,85 ct/kWh [4], also 308,50 Euro/MWh. Regelenergie ist somit hier und da mal für ein Viertelstündchen ein „bombiges” Geschäft; im Jahresmittel eher nicht – doch positive Regelenergie kann eine Galvanik-Anlage ohnehin nicht anbieten. Hinzu kommt aber die Vergütung für die Bereithaltung der Leistung für den Fall der Fälle. Hier kann die Galvanik, wie beschrieben, vor allem negative Leistung anbieten. Am Umsatz hat diese allerdings den deutlich kleineren Anteil.

Literatur

[1]Veröffentlicht in: ETG Mitgliederinformation 2(2011) S. 11
[2]N. Furrer; A. Chacko; A. Stimmer; C. Imboden: Grenzüberschreitende SDL-Angebote, Bulletin SEV/AES 2/2015, S. 20
[3]https://transparency.entsoe.eu
[4]Mengengewichteter Durchschnittspreis mit Steuern über alle Vertragskategorien für Haushaltskunden von 2 500 kWh/a bis 5000 kWh/a, Monitoringbericht 2019 der Bundesnetzagentur (https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/DatenaustauschundMonitoring/Monitoring/Monitoringberichte/Monitoring_Berichte_node.html)

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  • Ausgabe: 12
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Stefan Fassbinder

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