Wie können wir die Stabilität in einem dekarbonisierten Stromnetz sicherstellen?

Allerdings stellt sich die Frage, ob diese neuen elektrischen Energieerzeugungsanlagen die Frequenzregelung allein übernehmen können. Auch wäre zu überlegen, ob die erforderlichen Maßnahmen (z. B. eine größere Auslegung der Umrichter und eine Ausstattung mit einem Energiespeicher) bezogen auf das Gesamtsystem wirtschaftlich sind. Weitere, ggf. begleitende Maßnahmen könnten den Aufwand auf Erzeugungsseite minimieren und die Frequenzregelung im Gesamtsystem unterstützen.

Schon vor vielen Jahren wurde die These aufgestellt [1][2][6][7], dass auch disponible, elektrische Geräte sich an der Frequenzregelung beteiligen könnten. Allgemein wird die Einbeziehung von entsprechenden Anlagen für den Ausgleich von volatiler Stromerzeugung und Nachfrage, wie auch zur Verhinderung von Netzüberlastungen unter den Begriffen „Flexibilität“ und „Netzdienlichkeit“ diskutiert. Dies wird bereits in vielen Pilotprojekten erprobt und soll auch in gesetzliche Rahmenbedingungen übernommen werden [8]. Hierbei ist aber immer eine aktive Steuerung über IT-Netze erforderlich. Die Frequenzregelung muss aber viel schneller eingreifen und daher scheint eine zentrale Ansteuerung und Regelung kaum geeignet. Auch ohne IT-Netz steht die entscheidende Information, die Frequenz, dem elektrischen Gerät am Anschlusspunkt zur Verfügung.

Das Konzept sieht nun vor, dass das Gerät seinen Energiebezug an eine schwankende Frequenz in einem noch zu definierenden Umfang autonom anpasst. Diese unmittelbar wirkende Regelung kann in vorhandene elektronische Regelungs- und Steuerungssysteme des Produktes oder mittels eines zusätzlichen, kostengünstigen Messchips integriert werden.

Charakteristisch für diese Art der Regelung ist es, dass voraussichtlich nur geringe Energiemengen benötigt werden, da bereits eine kurzfristige Leistungsänderung den gewünschten Effekt der Frequenzregelung erreichen kann. Das würde beispielsweise bezogen auf das Laden eines Elektroautos bedeuten, dass Änderungen im Ladezeitraum oder eine Batterieentnahme für den Nutzer kaum wahrnehmbar sind.

Es kommen insbesondere Produkte in Frage, die

• lange mit dem Netz verbunden sind und nicht nur vom Nutzer in nur geringen Zeiten bewusst aktiviert werden (z. B. Staubsauger nicht geeignet),
• einen immanenten Speicher haben, so dass der Nutzer die geringfügig möglichen Schwankungen nicht bemerkt und sie für ihn keine Einschränkung der Funktionstüchtigkeit bedeuten (z. B. TV-Geräte nicht geeignet). Speicher können wiederaufladbare Batterien oder thermische Speicher (Kühlgeräte) sein.

Beispiel für denkbare Produkte: Kühlschrank

Früh wurde in Großbritannien über den Einsatz von Kühlschränken für den Einsatz in der Frequenzregelung diskutiert und geforscht [1][2][6][7][9][10]. Aufgrund des thermischen Speichers können die Geräte eine funktionstechnisch erlaubte Hysterese der Temperaturregelung aktiv ausnutzen, so dass sich der Kühlschrank bei < 50 Hz sich ausschaltet oder die Leistung drosselt, bzw. bei > 50 Hz einschaltet und etwas stärker als vorgesehen kühlt. Verlässt die Temperatur den funktionstechnisch erlaubten Temperaturbereich ist die Frequenzregelung nicht mehr wirksam.

Weitere denkbare Produkte mit thermischen Speichern: Klimaanlage, Gefrierschrank, Wärmepumpe, Durchlauferhitzer, …

Weitere denkbare Produkte mit Batteriespeichern: Wallbox & E-Auto, stationäre Speicher im Gebäude, sowie Elektrolyseanlagen, Industrieanlagen mit entsprechenden Eigenschaften …

Das Konzept verbindet endkundennahe Produkte mit dem Sektor Energie. Bisherige Aufgaben des Sektors Energie müssen nun im Verbund von mehreren Sektoren (Wärme, Verkehr) gemeinsam realisiert werden. Somit stellt das Konzept ein weiteres Beispiel für die Sektorenkopplung dar.