Zwischen Kohle, Wind & Netzstabilität: Wie der deutsche Energiemix in Echtzeit gemanagt wird

Wer im Rheinischen Revier im Sattel unterwegs ist, erlebt die Energiewende hautnah: Auf der einen Seite dampfen die mächtigen Kühltürme der Braunkohlekraftwerke, während auf den Feldern daneben moderne Windenergieanlagen aufragen. Doch im Alltag beobachtet man immer wieder Phänomene, die auf den ersten Blick stutzig machen: Warum laufen fossile Kraftwerke unter Volllast, während sich bei strammem Wind etliche Windräder starr im Feld stehen sehen lassen?

Um dieses scheinbare Paradoxon zu verstehen, lohnt ein genauer Blick auf die Zusammensetzung des deutschen Strommixes, die physikalischen Gesetzmäßigkeiten des Stromnetzes und das komplexe Zusammenspiel der verschiedenen Energieträger.

1. Der aktuelle Energiemix in Deutschland: Eine Bestandsaufnahme

Der deutsche Elektrizitätsmix hat sich in den letzten Jahren drastisch gewandelt. Die Energieträger lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilen: Erneuerbare Energien (fluktuierend/wetterabhängig sowie steuerbar) und konventionelle Energieträger (fossile Reserven).

Erneuerbare Energien (Ziel: kontinuierlicher Ausbau)

• Windenergie (Landed und See): Der wichtigste Pfeiler der deutschen Stromerzeugung. Windkraft liefert wetterabhängig die größten Strommengen, weist jedoch witterungsbedingte Schwankungen auf.
• Photovoltaik (PV): Speist vor allem tagsüber und in den Sommermonaten große Mengen dezentraler Energie ein (starke Erzeugungsspitzen zur Mittagszeit).
• Biomasse & Wasserkraft: Gelten als die grundlastfähigen Erneuerbaren. Sie erzeugen wetterunabhängig und regelbar Strom und dienen als wichtiges Flexibilitätsinstrument im Verteilnetz.

Konventionelle & regelbare Energieträger

• Braunkohle & Steinkohle: Dienen nach wie vor als systemrelevante Übergangstechnologien. Braunkohlekraftwerke (wie hier im Rheinland) zeichnen sich durch hohe Trägheit aus: Sie lassen sich nicht minutenschnell an- und abschalten.
• Erdgas (Gaskraftwerke): Die Sprintdisziplin der Stromerzeugung. Gasturbinen- und GuD-Anlagen (Gas-und-Dampf) können innerhalb weniger Minuten hochfahren und sind das primäre Werkzeug zum Ausgleich kurzfristiger Leistungsschwankungen.

2. Die goldene Regel der Physik: Das Netz muss immer bei 50 Hertz stehen

Strom lässt sich im großtechnischen Maßstab (bislang) nur begrenzt in Batterien speichern. Daraus ergibt sich die fundamentale physikalische Notwendigkeit: Zu jedem Zeitpunkt muss exakt genauso viel Strom in das Netz eingespeist werden, wie zeitgleich verbraucht wird.

Gerät dieses Gleichgewicht ins Schwanken, weicht die Netzfrequenz vom Sollwert von 50 Hertz ab:

• Ist zu viel Strom im Netz, steigt die Frequenz über 50 Hertz.
• Ist zu wenig Strom vorhanden (oder der Verbrauch steigt plötzlich), fällt die Frequenz unter 50 Hertz.

Sowohl Über- als auch Unterfrequenzen gefährden empfindliche elektronische Geräte, Industrieanlagen und im schlimmsten Fall die Stabilität des gesamten europäischen Verbundnetzes (Blackout-Risiko).

3. Warum stehen Windräder trotz Windes stumm?

Dass Windräder bei kräftigem Wind stillstehen, hat meist zwei Gründe – einen verkehrstechnisch-infrastrukturellen und einen marktlogischen:

A. Der Netzengpass & Redispatch 2.0 (Einspeisemanagement)

In Norddeutschland wird bei Starkwind extrem viel Windstrom erzeugt. Die großen Verbrauchszentren und Industriecluster liegen jedoch im Süden und Westen Deutschlands. Wenn die großen Nord-Süd-Stromtrassen (wie SuedLink oder SuedOstLink) die gewaltigen Strommengen nicht mehr transportieren können, droht eine Überlastung der Leitungen.

In diesem Moment greifen die Übertragungsnetzbetreiber über das System Redispatch 2.0 ein:

1. Windkraftanlagen im Norden werden abgeregelt (abgeschaltet), um Leitungsschäden oder Frequenzspitzen im Norden zu vermeiden.
2. Gleichzeitig müssen kraftwerksnahe Anlagen im Süden und Westen (z. B. Gas- oder Kohlekraftwerke im Rheinland) hochgeregelt werden, um den dortigen lokalen Strombedarf decken zu können.

Das Ergebnis für Beobachter vor Ort: Ein Braunkohlekraftwerk läuft unter Vollleistung, während benachbarte Windräder abgeschaltet sind – nicht weil der Windstrom schlecht wäre, sondern weil die Leitungskapazitäten in der Region erschöpft sind.

B. Mangelnde Flexibilität träger Großkraftwerke

Braunkohlekraftwerke sind thermische Kraftwerke. Ein kompletter Kaltstart dauert viele Stunden bis Tage. Wenn Wettermodelle zeigen, dass eine Sturmböe oder Dunkelflaute kurz bevorsteht, ist es oft wirtschaftlich und netztechnisch nicht sinnvoll, ein Großkraftwerk für zwei Stunden Windüberschuss komplett herunterzufahren. Stattdessen fahren die Meiler auf ihre Mindestlast herunter, bleiben aber am Netz.

4. Wie das Zusammenspiel gemanagt wird: Merit-Order & Regelenergie

Das Management des Energiemix erfolgt auf zwei Ebenen – der ökonomischen und der technischen:

1. Der Strommarkt (Merit-Order-Prinzip): An der Strombörse (EPEX SPOT) bestimmt das Angebot die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke. Erneuerbare Energien haben Grenzkosten von nahezu null Euro und speisen vorrangig ein. Erst wenn ihr Strom nicht ausreicht, kommen teurere Kraftwerke (Kohle, Gas) zum Zug. Das letzte benötigte Kraftwerk bestimmt den Börsenstrompreis.
2. Die technische Netzregelung (Regelenergie):
   • Primärregelung (Sekundenbereich): Gleicht Frequenzabweichungen innerhalb von 30 Sekunden automatisch aus (z. B. durch Großbatteriespeicher oder Schwungräder).
   • Sekundärregelung (Minutenbereich): Übernimmt innerhalb von 15 Minuten (vor allem schnellstartende Gaskraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke).
   • Tertiärregelung (Minuten bis Stunden): Manuelle Reserve für länger anhaltende Abweichungen.

Fazit: Der Netzausbau entscheidet über das Tempo der Verkehrswende

Die Beobachtung stummer Windräder neben dampfenden Meilern ist kein Beweis für das Scheitern der Energiewende, sondern das Symptom einer Transformationsphase: Die Erzeugungkapazitäten für erneuerbare Energien sind stellenweise schneller gewachsen als der Netzausbau und die Stromspeicherinfrastruktur.

Damit grüner Strom künftig ohne Einspeisemanagement direkt in unseren Akkus, e-Bikes und Wärmepumpen ankommt, braucht es neben dem weiteren Ausbau von Wind- und Solarenergie vor allem den zügigen Bau der Gleichstrom-Passagen, dezentrale Großspeicher und ein hochflexibles, smartes Stromnetz (Smart Grid).

Euer Axel!