Energiesystem der Zukunft: Die Flexi-Revolution

25.10.2024 – Mit Hermine fing es an. Als das Land 2020 im Weihnachtsschlummer lag, fegte in der Nacht auf den 27. Dezember das gleichnamige Sturmtief über Deutschland hinweg. 27.000 Windräder drehen sich auf Hochtouren, auch Biomasse- und Wasserkraftwerke produzieren verlässlich ihren Strom. Zusammen schaffen sie es, den tageszeitbedingt relativ niedrigen Bedarf zu decken: Deutschland versorgt sich – zumindest stundenweise – komplett mithilfe Erneuerbarer Energien.

Was Ende 2020 wie der Wimpernschlag einer noch weit entfernten Zukunft wirkte, scheint heute, knapp vier Jahre später, gar nicht mehr so weit weg. Die Photovoltaik-Branche eilt von Rekord zu Rekord, mit einem Zubau von rund 15 Gigawatt im vergangenen Jahr wurde der bisherige Spitzenwert von 7,6 Gigawatt aus dem Jahr 2012 geradezu pulverisiert. Auch bei der Windenergie mehren sich die Zeichen, dass der viele Jahre darbende Zubau an Fahrt aufnimmt. So wurden im ersten Halbjahr 2024 neue Anlagen mit einer Leistung von 4,8 Gigawatt genehmigt, ein Plus von 32 Prozent gegenüber dem Vorjahreszeitraum und mehr als 2021 und 2022 im kompletten Jahr genehmigt wurde. Und was genehmigt wird, das wird auch gebaut – wenn auch mit einem üblichen Zeitverzug. Die aktuellen Zahlen sind also Vorbote eines spürbaren Aufschwungs.

Im Jahr 2023 stammten bereits rund 60 Prozent der öffentlichen Nettostromerzeugung in Deutschland aus regenerativen Quellen, in sechs Jahren soll der Anteil der Erneuerbaren im Stromsektor bei 80 Prozent liegen. Solar und Wind sind also auf dem Erfolgsweg, die Energiewende rollt. Das hat Folgen. Für die Energiewirtschaft wird es anstrengender, für die Verbraucher billiger. Wenn sie die Chancen nutzen wollen und können.

Wenn es Strom geschenkt gibt

Denn der steigende Ökostromanteil im Netz hat für den Stromgroßhandel einen ganz unmittelbaren Effekt: In Zeiten mit besonders starkem Wind oder starker Sonneneinstrahlung und zugleich niedrigem Verbrauch übersteigt immer öfter das Angebot an Strom die aktuelle Nachfrage. In solchen Momenten kippt der Preis an der Leipziger Strombörse ins Minus: Abnehmer erhalten nun Geld, wenn sie Strom verbrauchen – und die Kraftwerksbetreiber zahlen für ihre Produktion sogar noch drauf. In den vergangenen Jahren sind die Stunden mit negativen Preisen an der Strombörse kontinuierlich gestiegen, mit Ausnahme der Energiekrisenjahre 2021 und 2022. Seit letztem Jahr verschärft sich die Entwicklung. 2023 gab es rund 300 Stunden mit negativen Preisen, in diesem Jahr rechnen Marktbeobachter mit doppelt so vielen, das wären schon etwa sieben Prozent der Stunden eines Jahres.

Das wird zunehmend zum Problem. Erstens dann, wenn mit den negativen Preisen auch Netzengpässe in der Realität des Stromsystems einhergehen. Dann müssen die Netzbetreiber nachsteuern und Anlagen drosseln oder abschalten. Davon sind auch Ökostromanlagen betroffen. Schlimmstenfalls kann es sogar dazu kommen, dass beispielsweise in Norddeutschland aufgrund regionaler Engpässe Windräder abgeschaltet werden müssen, während in Süddeutschland Gaskraftwerke weiterhin klimaschädlich und zu relativ hohen Kosten Strom produzieren.

Zweitens belasten negative Preise die Wirtschaftlichkeit von Wind- und Solarparks. Die Anlagenbetreiber erhalten für jede produzierte Kilowattstunde 20 Jahre lang einen festen Betrag – allerdings nicht, wenn der Strompreis an der Börse negativ wird. Mit dem steigenden Anteil negativer Preise brechen ihnen also Einnahmen weg. Denn auch wenn das Erneuerbare-Energien-Gesetz vorsieht, dass negative Stunden am Ende der zwanzigjährigen Förderdauer quasi nachgeholt werden können: Die „aufgesparten“ Stunden werden einfach hinten drangehängt, sie entfallen also auch auf Nachtzeiten oder Windflauten. Entgangen sind den Betreibern jedoch genau jene Stunden, in denen ihre Anlagen unter Volllast Strom produziert hätten.

Auch abseits der Stunden mit negativen Strompreisen sinkt der Wert des produzierten Wind- und Solarstroms im Großhandel aufgrund des temporären Überangebotes. So lag in den Sommermonaten der Marktwert des Sonnenstroms nur bei der Hälfte des monatlichen Durchschnittspreises. 6,72 Cent war eine Kilowattstunde Strom am Spotmarkt im Mai durchschnittlich wert, während Solarstrom lediglich für 3,16 Cent seine Käufer fand. Dieser Wertverfall hemmt den Bau von Solarparks, deren Strom außerhalb des EEG-Systems an große Gewerbekunden oder andere Energieversorger vermarktet werden soll.

Abnehmer rücken in den Fokus

Mit dem zunehmenden Druck durch negative Preise bahnt sich eine Zeitenwende für das Stromsystem an: Jahrelang lag das Augenmerk darauf, den Zubau klimafreundlicher Erzeugungskapazitäten anzukurbeln. Nun rückt die Abnehmerseite in den Fokus. Egal ob Stromspeicher, Wärmepumpen, Elektroautos oder Industriebetriebe mit steuerbarem Stromverbrauch – das System braucht Flexibilität.

Für Haushalte kann sich das durchaus lohnen. Ausgestattet mit einem intelligenten Messsystem – dem sogenannten Smart Meter – können Kunden in dynamische Tarife wechseln. Solche Tarife geben die Schwankungen an der Strombörse unmittelbar an die Endverbraucher weiter. Neben festen Preisbestandteilen wie den Netznutzungsentgelten, der Konzessionsabgabe, Umlagen und der Stromsteuer beinhalten solche Tarife also einen großen variablen Posten.

Indem Kunden ihren Stromverbrauch bewusst steuern und an den Preisschwankungen der Strombörse ausrichten, können sie also richtig Geld sparen, wenn sich im Haushalt große, steuerbare Stromverbraucher befinden, wie zum Beispiel ein E-Auto oder eine Wärmepumpe. So können beispielsweise E-Autos über Nacht laden, wenn sie ohnehin nicht benötigt werden und besonders im Winterhalbjahr viel Windstrom in die Netze drückt. Und wenn gegen Mittag die Sonne scheint und die Photovoltaik-Anlagen den Strompreis drücken, laufen Geschirrspüler oder Waschmaschine.

Ein kleine Überschlagsrechnung verdeutlicht das Potenzial: Im Juni 2024 drehten die Börsenstrompreise für insgesamt 64 Stunden ins Negative, meist am Wochenende. Wer sein Elektroauto in diesen 64 Stunden mit netzschonenden 4 Kilowatt Leistung auflud, fütterte die Batterie mit insgesamt 236 Kilowattstunden. Bei einer täglichen Pendlerstrecke von 40 Kilometern und einer Wochenfahrleistung von 200 Kilometern konnte der Monatsverbrauch von 160 Kilowattstunden im Juni somit locker zu Zeiten mit negativen Börsenstrompreisen gedeckt werden – für einen Energiepreis von 0 Cent.

Händeringend gesucht: Intelligente Zähler

Die Chancen liegen also auf der Hand, aber noch können nur sehr wenige Verbraucher zugreifen. Denn die Voraussetzung, um in einen dynamischen Tarif wechseln und somit von negativen oder sehr niedrigen Börsenstrompreisen profitieren zu können, ist ein Smart Meter. Und die sind in Deutschland, jahrelangen Ankündigungen zum Trotz, noch immer kaum verbreitet.

Wie groß das Versäumnis ist, zeigt der Blick über den Tellerrand: Während in Dänemark, Schweden, Norwegen, aber auch beispielsweise in Italien und Luxemburg fast alle Haushalte mit intelligenten Messsystemen ausgestattet sind, liegt der Anteil in Deutschland bei unter einem Prozent. Bei der Digitalisierung des Energiesystems gehört Europas größte Volkswirtschaft damit zu den abgeschlagenen Schlusslichtern.

Mit dem Gesetz zum Neustart der Digitalisierung der Energiewende, das im Mai 2023 verabschiedet wurde, soll sich das ändern. Das Ziel: Bis 2032 sollen Smart Meter in Haushalten und Unternehmen flächendeckend zum Einsatz kommen. Ambitionierte Zwischenziele nähren die Hoffnung, dass dynamische Tarife in wenigen Jahren ihre heutige Nische verlassen.

Mit der Wärmepumpe zur Wärmewende

Ähnliches gilt für die Wärmepumpe. Sie gilt als eine der Schlüsseltechnologien der Sektorenkopplung und soll Strom- und Wärmesektor verheiraten – also dazu beitragen, dass die wachsende Grünstromproduktion auch zur Wärmeerzeugung genutzt werden kann und somit die Emissionen in diesem Bereich senkt. Mit der Debatte ums Gebäude-Energie-Gesetz, das sogenannte Heizungsgesetz, wurde die Technologie unnötig politisiert, dabei hat sie sich im Wohnungsneubau in den letzten Jahren ohnehin still und heimlich als Standard etabliert. Im letzten Jahr wurden in 64 Prozent der Neubauten Wärmepumpen installiert, im ersten Halbjahr 2024 lag ihr Anteil sogar bei 76 Prozent.

Trotzdem zeigt sich ein ähnliches Bild wie bei den intelligenten Zählern: Im europäischen Vergleich hinkt Deutschland hinterher. Während von 1.000 Haushalten in Norwegen 635 und in Finnland 512 mit einer Wärmepumpe beheizt werden, sind es in Deutschland gerade einmal 47. Unter 21 Ländern, die der europäische Verband der Wärmepumpenhersteller EPHA untersucht hat, landet Deutschland damit auf dem 18. Platz.

Trotz des Aufholbedarfs ist der Absatz von Wärmepumpen in diesem Jahr gegenüber 2023 zurückgegangen. Gründe dafür sind die anhaltende Schwächephase der Baubranche, die Verunsicherung der Verbraucher infolge der hitzigen Diskussion ums Heizungsgesetz und gesunkene Preise für Erdgas. Experten sind sich jedoch einig, dass an der Wärmepumpe kein Weg vorbeiführt – nicht nur im Neubau, auch bei Modernisierungen im Gebäudebestand. Denn spätestens mit der Ausweitung des EU-Emissionshandel auf Heizungsemissionen im Zuge des ETS II werden Gasthermen deutlich unattraktiver. Entsprechend positiv ist die Langfristprognose der Wärmepumpenhersteller: Bis zum Ende des Jahrzehnts erwarten sie jährliche Installationszahlen von fast einer Million Geräten.

Speicher auf dem Sprung

Steigende Absatzzahlen sind auch bei einer anderen Schlüsseltechnologie zu erwarten, den Batteriespeichern. Egal ob fest verbaut im Haus, als Ergänzung eines Solar- oder Windparks oder rollend auf vier Rädern: nach langen Jahren des Anlaufnehmens befindet sich der Speichermarkt auf dem Sprung.

Seit zehn Jahren befindet sich die Batteriespeicherkapazität in Deutschland – wenn auch von sehr niedrigem Ausgangsniveau kommend – auf exponentiellen Wachstumspfaden. Laut einer Kurzstudie des Fraunhofer ISE wurde 2014 eine Kapazität von 46 Megawattstunden zugebaut, 2020 kamen bereits 882 Megawattstunden dazu und 2023 lag der Zubau sogar bei 5415 Megawattstunden. Rund 68 Prozent der Gesamtkapazität in Deutschland wurden allein in den Jahren 2022 und 2023 installiert. Neben dem wachsenden Heimspeichersegment im Zuge des Photovoltaik-Booms hat sich auch der Bereich der von Energieversorgern oder Industrieunternehmen betriebenen Großspeicher zu einem Wachstumsmotor entwickelt, die Meldungen über neue Bauvorhaben reißen 2024 nicht ab.

Der Aufwärtstrend kommt nicht von ungefähr, denn die Kosten für Batteriespeicher fallen seit Jahren. Einem Bericht des US-amerikanischen Energieministeriums zufolge hat eine Kilowattstunde Batteriekapazität für Elektroautos im Jahr 2008 noch umgerechnet 1.293 Euro gekostet, 2023 lag der Preis bei 127 Euro. Und die Entwicklung hält an. Die Finanzmarktanalysten von Bloomberg verzeichnen von Anfang 2023 bis April 2024 in China eine glatte Halbierung für das Battery-Pack von 151 auf 75 US-Dollar pro Kilowattstunde. Der Aufbau von Produktionskapazitäten im großen Stil zeigt offenbar Wirkung. Auch für die Zukunft ist mit weiter fallenden Preisen zu rechnen.

Flexibilitätspotenziale nicht verbauen

Batteriespeicher, E-Autos, Wärmepumpen und intelligente Zähler – auf diesem Quartett ruhen große Hoffnungen für die benötige Flexi-Revolution des Energiesystems. Damit die immensen Flexibilitätspotenziale allerdings auch tatsächlich gehoben werden, muss systemdienliches Verhalten, mit dem das Stromnetz stabilisiert wird, finanziell attraktiv bleiben bzw. noch attraktiver werden. Um dies zu erreichen, müssen bestehende Fehlanreize abgebaut und neue vermieden werden. So ist zum Beispiel der Netzentgelt-Rabatt für hohe, besonders gleichmäßige Verbräuche von Industriekunden ein Relikt aus alten Zeiten, in denen schwerfällige Atom- und Kohlekraftwerke den Takt vorgaben. Auch ein Kapazitätsmarkt mit Gaskraftwerken, wie er der Bundesregierung vorschwebt, kann dazu führen, dass wichtige Preissignale zu sehr abgeschwächt werden. Die Gefahr: Investitionen in Speicher rentieren sich nicht mehr und auch die Möglichkeiten für Haushalte, mit dynamischen Tarifen deutlich zu sparen, schwinden.

Vieles kommt in Bewegung. Energiebranche, Politik und Ökonomen diskutieren so intensiv über das passende Marktdesign der Energiewende wie schon lange nicht mehr – und das nicht mehr nur auf der Metaebene, sondern sehr konkret. Dass diese Veränderungen auch sozial fair erfolgen und zum Beispiel auch Mieter in Großstädten von den neuen Chancen profitieren können, wird eine der wichtigen Herausforderungen für die politischen Rahmenbedingungen in den nächsten Jahren sein.

Für Stromnetzbetreiber, Energieversorger und Investoren in Erzeugungsanlagen stehen Umstellungen ins Haus, so viel ist sicher. Flexibilität und Systemdienlichkeit werden Trumpf. Für Privatkunden birgt das vor allem Chancen. Statt auf dem Smartphone die günstigste Tankstelle im Umkreis zu suchen, werden wir künftig den Börsenstrompreis checken – oder das ganz bequem einem Energiemanagementsystem überlassen. Die Energiezukunft hat gerade erst begonnen. Oliver Hummel und Tim Loppe