Anforderungen an den konventionellen Kraftwerkspark – wieviel und welche Kraftwerkskapazität wird benötigt?

Requirements on the Conventional Plant Fleet—What Do We Need and How to Ensure that We Have It?

Zusammenfassung

Die Stromversorgung wird insbesondere in Deutschland künftig maßgeblich durch die Nutzung erneuerbarer Energien geprägt. Eine rückläufige energetische Ausnutzung und ein erhöhter Flexibilitätsbedarf bei der Deckung der Residuallast stellen veränderte Anforderungen an den konventionellen Kraftwerkspark. Hierbei ergibt sich die Frage, welcher Bedarf an konventionellen Kraftwerkskapazitäten zukünftig besteht und ob sich gegenüber heute aus Flexibilitätsgesichtspunkten zusätzliche technische Anforderungen an den künftigen konventionellen Kraftwerkspark ergeben. Außerdem ist zu klären, wie sichergestellt werden kann, dass benötigte Kapazitäten auch tatsächlich zur Verfügung stehen, und ob und unter welchen Voraussetzungen das heutige Marktdesign hierfür ausreichende Anreize bietet oder ob ergänzende Mechanismen zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit etabliert werden müssen. Diese Fragen werden im vorliegenden Beitrag erörtert. Dabei zeigt sich, dass die Frage nach dem zukünftig ausreichenden Kapazitätsniveau und dessen Sicherstellung abhängig von der Perspektive ist, die man in Fragen der Versorgungssicherheit annimmt. Bei einer europäischen Sicht auf das benötigte Kapazitätsniveau, das heißt bei einer gemeinsamen Verantwortung der europäischen Staaten für eine angemessene Versorgungssicherheit, sind ergänzende Kapazitätsmechanismen nicht notwendigerweise erforderlich. Fordert man aber, dass eine Deckung der nationalen Nachfrage durch inländische Erzeugungskapazitäten möglich sein muss, so ergibt sich hieraus nicht nur ein erheblich höherer Kapazitätsbedarf, sondern – in dem schon heute europäisch und nicht mehr national organisierten Strommarkt – auch ein Bedarf für ergänzende Kapazitätsmechanismen. Hinsichtlich der Flexibilitätsanforderungen ergibt sich zwar ein Bedarf für ein konzertiertes wie koordiniertes Handeln der vielen unabhängigen Betreiber von Erzeugungsanlagen im Hinblick auf ein globales Bedarfssignal, das sich auf die zeitliche Änderung der Residuallast bezieht; ein zusätzlicher technischer Flexibilitätsbedarf zeichnet sich zunächst aber nicht ab.

Abstract

The electricity supply system will, particularly in Germany, significantly be determined by the use of renewable energy sources. A decreasing energetic utilization along with an increasing flexibility demand lead to chancing requirements for the conventional plant fleet. The question arises to what extent conventional generation capacity is needed in the future and if—compared to today—additional technical requirements have to be fulfilled due to the increased flexibility demand. Furthermore it has to be discussed how a required capacity level can be achieved and if—and under which conditions—today’s market design is sufficient or if additional capacity mechanism are necessary. These questions are discussed in this article. The questions as to the required capacity level and the means to achieve it depend on the perspective, which is chosen with respect to security of supply. Choosing a European perspective, i.e. a common responsibility for an appropriate level of security of supply in Europe, additional capacity mechanism are not necessary. Choosing a national perspective, i.e. requiring that national demand can—theoretically—be covered by capacity available in the particular country, does not only significantly increase the necessary amount of generation capacity but also—due to the fact that the electricity market already today is organized on a European rather than a national basis—requires additional capacity mechanisms to cover capacity demand. With respect to the flexibility demand a concerted as well as coordinated acting of the different independent market players is necessary to cover a more volatile residual load. However, there is no additional demand for technical flexibility.

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Abb. 1
Abb. 2

Notes

  1. 1.

    Die genannte Bandbreite ergibt sich bei Unterstellung einer Nutzungsdauer von Kraftwerken zwischen etwa 40 und 50 Jahren (vgl. bspw. Dena 2010 und Prognos et al. 2010). Hierbei ist aber zu berücksichtigen, dass die Annahme „typischer“ Nutzungsdauern für eine detailliertere Bewertung der Kraftwerksparkentwicklung grundsätzlich nur eingeschränkt geeignet ist, wenn sich Randbedingungen mit Einfluss auf die Nutzungsdauer – also bspw. die energetisch Ausnutzung der Kraftwerke – grundsätzlich verändern. Für eine erste überschlägige Abschätzung erscheinen derartige Überlegungen aber dennoch gerechtfertigt.

  2. 2.

    Nicht außer Acht zu lassen sind demgegenüber jedoch die erheblichen Risiken, die mit der Einführung eines Kapazitätsmechanismus verbunden wären. Die internationale Erfahrung zeigt, dass hierbei eine große Zahl an Parametrierungsrisiken besteht und nicht selten das gewünschte Kapazitätsziel gar nicht erreicht wird oder zumindest nur mit erheblichen Ineffizienzen. Vor dem Hintergrund eines heute – nach allgemeiner Einschätzung – gut funktionierenden europäischen Strommarkts sollte dieses Marktdesign nicht durch die Einführung von Kapazitätsmechanismen aufs Spiel gesetzt werden.

  3. 3.

    Kurzfristgradienten im Viertelstundenbereich wurden ebenfalls betrachtet; sie bedingen allerdings Regelleistungsbedarf und gehen daher in die zuvor diskutierte Ermittlung des vorzuhaltenden Kapazitätsniveaus ein.

  4. 4.

    Die fehlende technische Notwendigkeit für zusätzliche Flexibilität schließt jedoch nicht aus, dass unter Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten strukturelle Anpassungen des disponiblen Kraftwerksparks sinnvoll sein können.

  5. 5.

    Auch Blockprodukte lösen in der gegenwärtigen Form dieses Problem nicht, weil sie aufgrund der konstanten Leistungshöhe nur Abbildung von Randbedingungen aufgrund von Mindestbetriebsdauern erlauben.

Literatur

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Maurer, C., Tersteegen, B. & Zimmer, C. Anforderungen an den konventionellen Kraftwerkspark – wieviel und welche Kraftwerkskapazität wird benötigt?. Z Energiewirtsch 36, 147–154 (2012). https://doi.org/10.1007/s12398-012-0083-3

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