Der Bedarf an Strom schwankt zwischen Tag und Nacht, Werktag und Wochenende. Ein Lastprofil oder auch synthetischer Lastgang gibt die Möglichkeit diese Schwankungen in ein Verhältnis zu setzen. Verbrauchsprognosen und weite Teile der Netzsteuerung und des Stromhandels lassen sich mit diesen Profilen deutlich verbessern.

Bislang wurde bei blog.stromhaltig  vor allem einzelne Verbraucher und ihre Profile vorgestellt. Ein Beispiel war die Verbrauchsrechner, welcher auf das H0-Profil beruht, oder auch die Kundenwertanalyse, bei der Verbrauch mit dem Aufwand der Erzeugung korreliert wird.

Lastprofile können aber auch für ganze Länder erstellt werden. Kennt man ein solches Profil, so lassen sich Vergütungszahlungen, oder aber auch Sonderabgaben aus diesem Profil ableiten. Als Beispiel soll eine Lösung/Sonderumlage für die Kohleverstromung, die Gasverstromung verdrängt, dienen.

Lastprofil in Deutschland
Lastprofil in Deutschland

Viele Probleme der Stromwende in Deutschland basieren darauf, dass es Zeiten gibt, bei der es ein zu großes Angebot an elektrischer Energie gibt. In der Folge entstehen negative Strompreise, der Bedarf zum Netzausbau und letztendlich politische Fehlentscheidungen, welche zu einem Blackout führen können.

rotes_kraftwerkKohlekraftwerke sind nicht nur klimaschädlicher als Gaskraftwerke, sie sind auch deutlich unflexibler in ihrer Einspeisung. Immer die gleiche Menge – und am besten auf „Vollgas“ arbeitet das Kohlekraftwerk am effizientesten und auch am billigsten. Deutlich günstiger, als die Stormerzeugung in Gaskraftwerken möglich ist.

Die Konkurrenz über den Preis zwischen flexiblen und unflexiblen Kraftwerken ist nicht neu. Der „billige“ Atomstrom hatte das Problem erstmals hervorgebracht und die Gewinne der Gaskraftwerke purzeln gelassen hat. Das Problem wurde durch die mittlerweile veraltete Merit-Order (vergl. weitere Beiträge zu MO) weg diskutiert. Das Zeitalter der Nachtspeicherheizungen wurde eingeläutet, da man irgendwie die natürliche Absenkung des Strombedarfs in der Nacht lösen musste. Eigentlich hätte man das eigentliche Problem der fehlenden Flexibilität von Kohlekraftwerken und Atomkraftwerken bereits damals lösen müssen.

Im Jahre 2014 besteht das Problem weiter. Gerade in den Nachtstunden wird in Deutschland zuviel Strom in das Netz eingespeist, da es keinen Mechanismus gibt, der das Folgen der Nachfrage lukrativer gestalten würde. Quasi der Möglichkeit zur Erzeugungsanpassung belohnt.

Es führt kein Weg daran vorbei, dass alle Kraftwerkstypen gemeinsam das Lastprofil von Deutschland ergeben müssen.

Synthetisches Lastprofil für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland

Stunde Werktag Samstag Sonntag / Feiertag
0 98 96 91
1 95 92 87
2 93 90 85
3 94 89 84
4 95 89 84
5 101 89 84
6 115 92 84
7 127 97 87
8 132 104 93
9 134 110 99
10 136 114 104
11 139 116 109
12 138 115 109
13 136 112 107
14 134 110 104
15 132 108 102
16 130 108 102
17 132 111 106
18 132 112 110
19 131 111 110
20 125 105 107
21 119 102 106
22 114 100 105
23 105 105 95

Bei den angegeben Werten handelt es sich um Millionstel des Jahresgesamtverbrauchs an elektrischer Energie.

Kenn man zum Beispiel für den Dienstag den Verbrauch um 10:00 Uhr ( am 27.05.2014 etwa 61.055 MWh), so kann man den Bedarf für 22:00 Uhr abschätzen, durch: (61.055/136)*114=51.178 MWh.

Statistisch gesehen ist der verbraucht man in Deutschland den meisten Strom an Werktagen um 11:00 Uhr bis 12:00 Uhr (139 Millionstel des Jahresverbrauchs).  Nimmt man ein Gaskraftwerk oder ein Wasserkraftwerk als Kraftwerke mit der besten Möglichkeit zur Profiltreue, dann würden diese im Zeitfenster auf Vollast fahren (100%) und entsprechend abgesenkt zu den anderen Zeiten.

Stunde Werktag Samstag Sonntag / Feiertag
0 71% 69% 65%
1 68% 66% 63%
2 67% 65% 61%
3 68% 64% 60%
4 68% 64% 60%
5 73% 64% 60%
6 83% 66% 60%
7 91% 70% 63%
8 95% 75% 67%
9 96% 79% 71%
10 98% 82% 75%
11 100% 83% 78%
12 99% 83% 78%
13 98% 81% 77%
14 96% 79% 75%
15 95% 78% 73%
16 94% 78% 73%
17 95% 80% 76%
18 95% 81% 79%
19 94% 80% 79%
20 90% 76% 77%
21 86% 73% 76%
22 82% 72% 76%
23 76% 76% 68%

Das sogenannte „Missing-Money-Problem“ bei den fossilen Kraftwerken würde sich in Luft auflösen, wenn alle Kraftwerke ihre Leistungen diesem Lastgang folgen könnten. Da gerade die großen Kohlekraftwerke dies nicht machen, müsste eine entsprechende Regelung gefunden werden, wie sie bereits für Photovoltaik existiert, die eine Einspeisung über den Stundenwerten verhindert. 100% des erzeugten Stroms darf nur an Werktagen zwischen 11:00 Uhr und 12:00 Uhr verkauft werden. Wird mehr verkauft/eingespeist, so ist auf die Mehrmenge eine Infrastrukturabgabe zu zahlen.

Ein Kraftwerk mit einer Kapazität von 500 MW müsste bei einem Vollastbetrieb am Sonntag um 23:00-24:00 Uhr für 160 MWh diese Abgabe entrichten.

Den Beitrag "Lastgang/Lastprofil von Deutschland für gerechten Kohlestrom offline Lesen:

9 Gedanken zu “Lastgang/Lastprofil von Deutschland für gerechten Kohlestrom

  1. Negative Strompreise entstehen nicht durch eine hohe Produktion von elektrischer Energie, sondern wenn die kurzfristigen Prognosen für Wind- und Sonneerträge nicht stimmen.
    Ich habe dazu ein sehr netten Vortrag des Fraunhofer IWES gelesen – bei Interesse schicke ich den gerne einmal rum. Grüße

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    • Naja, diese Aussage deckt sich nicht ganz mit den Orderdaten des Spotmarktes. Problematisch ist wohl eher alles, was nicht in der Direktvermarktung ist, da hier ein Quasi-Monopol in der Vermarktung besteht.

      Antworten
      • Können Sie Ihre Aussage: „Naja, diese Aussage deckt sich nicht ganz mit den Orderdaten des Spotmarktes. Problematisch ist wohl eher alles, was nicht in der Direktvermarktung ist, da hier ein Quasi-Monopol in der Vermarktung besteht.“ etwas präziser ausdrücken oder umschreiben? Ich habe mit Interesse den obigen Beitrag gelesen, doch aus Ihrer Aussage werde ich nicht schlau und würde mich über eine Erläuterung sehr freuen.

        Vielen Dank

        Antworten
  2. Nun ja Thorsten,

    ich lehne mich mal aus dem Fenster (vielleicht finde ich ja noch einen Link) mit der „unnatürlichen“ Reduzierung des „Outputs“ eines B-Kohlekraftwerks, sinkt auch der schon erbärmliche Wirkungsgrad weiter drastisch ab. Nur Abschalten (im Doppelsinn) würde den Wirkungsgrad für die Kohle wieder auf 100% bringen. Was nicht verbrannt wird, hat bei Braunkohle „nur noch Langzeitverluste“ bei der Lagerung

    Wie immer wenn ich mehr als eine Link anbringen möchte, [url=http://ccworms-2.de/viewtopic.php?f=102&t=124&p=481#p481] [b]weiche ich auf den „gespiegelten Beitrag“ aus[/b][/url]. Bei „Ultraheiße Energiefabriken (Siemens 2008) habe ich nichts gefunden was die da erwarteten 50 % Wirkungsgrad mit 700 °C Dampftemperatur schon als Realität zeigt. Man beachte die Grafik „Klimafreundlich: Mit steigendem Wirkungsgrad sinken Kohleverbrauch und Kohlendioxid-Emissionen“ Da freut man sich schon über „nur“ 727 g CO2/kWh „heute verfügbare Technik“ ganz abgesehen von den erhebliche „Drumherumkosten“ und dauerhaften Umweltschäden bis hin zur legalen Vertreibung immer neuer Bevölkerungsteile „mitten im Frieden“.

    Die Entwicklung (die erzielten Erfolge) einer weitgehend ausgereiften Technologie verläuft zum Ende hin immer langsamer. Hinzu kommt, ein 1.000 MW „Flopp“ ist eben nicht so leicht zu verkraften wie ein negativer Forschungsverlauf bei wesentlich kleineren Einheiten. Hat man da Erfolg, kann das neue bessere Produkt gleich kurzfristig und tausendfach zur Anwendung kommen.

    Eine „hocheffiziente Technologie“ die regelmäßig noch immer die Hälfte der Rohstoffe schädlich, aber nutzlos verbrennen muss, um kaum regelbare Kraftwerke zu befeuern, ist das „Ende der Fahnenstange“ schlicht das Ende einer Ära.

    Dagegen haben Fraunhofer ISE : „gemeinsam mit Soitec S.A. sowie den Forschungspartnern am Helmholtz-Zentrum Berlin und dem CEA-Leti in Grenoble, Technologien für modernste Mehrfachsolarzellen und erreichen dabei Wirkungsgrade bis 44,7%. Einsatz finden diese Spezialsolarzellen unter hochkonzentriertem Sonnenlicht, z. B. in den Konzentratorsystemen von Soitec.“ (entwickelt) ein PDF

    Auch „Siemens-Partner Semprius erreicht Rekord-Wirkungsgrad bei hochkonzentrierenden Photovoltaik-Modulen. , hat bei hochkonzentrierenden Photovoltaik(PV)-Modulen einen Rekord-Wirkungsgrad von 33,9 Prozent erreicht. Der Effizienzgrad der Module wurde am spanischen Instituto de Energía Solar an der Universität Madrid (Universidad Politécnica de Madrid) unter standardisierten Testbedingungen gemessen und zertifiziert.“

    Das alles zeigt, eine Entwicklung ist am Ende angekommen, eine andere Entwicklung wird womöglich für das „Wald und Wiesen Modul“ noch 30% Wirkungsgrad erreichen. 30% aus etwas, was tagtäglich mit rund 1,3 kW max per m² zur Verfügung steht und derzeit zu 100% nicht genutzt wird, ohne auch nur den geringsten Schaden dabei anzurichten. Kein Schaden, „nur“ Nutzen mit überschaubarem technologischem Aufwand. Gefahrlos, von Handwerkern mit geringer Qualifikation nahezu überall montierbar. Bestens für dezentrale Anwendung geeignet. Energie dort wo sie gebraucht wird.

    Statt tollen Materialentwicklungen sind „lediglich“ geeignete Speichertechnologien weiterzuentwickeln – da sollte eigentlich klar sein, wem man so kurzfristig wie möglich den Vorzug gibt. Jedenfalls überall da, wo andere EE nicht anwendbar sind oder man diese einfach nicht „sehen“ möchte. In Botswana wo ich das bereits so um 1989 / 90 gesehen habe, wurden die Telefonüberlandstationen mitten im „Nirgendwo“ (Kalahari) schon damals durch PV-Technologie (mit)versorgt.

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    • Rainer, jetzt wollte ich Dir im Forum antworten :) … Dann eben hier:

      Was die Entwicklung von PV und Speicher angeht gebe ich Dir absolut recht. An dieser Stelle sei einmal an einen Beitrag von letztem Jahr Erinner Aus dem Wind gedreht. Die Erzeuger müssen zusammen und nicht gegeneinander arbeiten. Wer nicht kooperiert (s.h. Kohlestrom) muss sich an den Kosten für die Abschaltung anderer Kraftwerke beteiligen. Aktuell wird dies 1:1 an den Letztverbraucher weitergegeben.

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    • Nur Abschalten (im Doppelsinn) würde den Wirkungsgrad für die Kohle wieder auf 100% bringen. Was nicht verbrannt wird, hat bei Braunkohle „nur noch Langzeitverluste“ bei der Lagerung.

      Das stimmt so leider nicht.
      Ein Kohlekraftwerk (oder auch Atomkraftwerk) muss erst auf hohe Temperaturen gebracht werden, bevor es elektrische Leistung abgeben kann. Selbst bei einem sogenannten „Heißstart“ -darunter versteht man einen Stillstand von weniger als 8 Stunden- werden 2-4 Stunden zum Aufheizen benötigt.
      Beim einem Kaltstart (Stillstand mehr als 48 Stunden) eine Braunkohlekraftwerkes werden sogar zwischen 9 und 15 Stunden zum Wiederanfahren benötigt.

      Das heißt ganz klar, dass ein vorübergehendes Abschalten (z.B. für die Photovoltaik in den Mittagsstunden, während den paar Stunden besonders großeR Winderzeugung beim durchziehen eine Kaltfront oder auch beim niedrigem Verbrauch über das Wochend) den Wirkungsgrad eines Kohlekraftwerk ganz deutlich in den Keller zieht. Auch die Einsparung von CO2 Emissionen fallen dabei deutlich geringer aus, als man sich auf den ersten Blick erhofft.

      Kohle und Atom können nur solange mit erneuerbaren harmonieren, wie die Erneuerbaren nicht in das „Grundlastband“ eindringen. Mit dem aktuellen Ausbaugrad bei Wind und Photovoltaik ist das noch nicht übermässig häufig der Fall, aber mit weitererem Ausbau wird das eben immer häufiger werden. Daher schrillen die Alarmglocken bei den Kohle- und Atomkraftwerksbetreibern, denn sie müssen ab jetzt ihre trägen Kraftwerke ausmustern und daher darauf bedacht, dass der Ausbau der Erneuerbaren nicht schneller geht, als das Ausmustern der Kraftwerke durch „Überalterung“ hergeben würde.

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  3. Mit Interesse habe ich den obigen Beitrag gelesen, allerdings werde ich aus Ihrer Aussage: „Problematisch ist wohl eher alles, was nicht in der Direktvermarktung ist, da hier ein Quasi-Monopol in der Vermarktung besteht.“ nicht so ganz schlau. Könnten Sie diese bitte etwas präzisieren? Vielen Dank, ich würde mich darüber sehr freuen

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    • :) Kein Problem. Hier eine Kurzfassung – die Langfassung ist auf etliche Beiträge hier im Blog verteilt.

      Die Strommengen, die aus Anlagen mit Einspeisevergütung in das Stromnetz eingespeist werden, vermarkten die Übertragungsnetzbetreiber. Diese Strommengen (vor allem PV-Strom) ist eine nicht zu unterschätzende Größe, welche als marktbeherrschend angesehen werden kann. Zusätzlich kommt hinzu, dass nicht alle 4 TSOs unabhängig agieren, sondern bei der Vermarktung kooperieren. Ein Prognosefehler bei der Vermarktungsmenge der TSOs wirkt sich daher auf dem Markt mit einem weitaus stärkeren Hebel aus, als bei einem (kleinen) Direktvermarkter.

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