Was haben ein Freibad, eine Kläranlage, ein Batteriespeicher und ein Nahwärmenetz gemeinsam?
Mehr, als man auf den ersten Blick vermuten würde: Sie alle können ihren Stromverbrauch oder ihre Energieaufnahme zumindest teilweise zeitlich verschieben und damit auf die Verfügbarkeit und den Preis von Energie reagieren.
Genau diese Fähigkeit wird im Energiesystem der Zukunft immer wertvoller. Denn mit dem Ausbau von Photovoltaik und Windkraft verändert sich nicht nur, wie Strom erzeugt wird, sondern auch wann Strom besonders günstig oder teuer ist.
Für Gemeinden entsteht daraus eine große Chance. Wer Verbrauch, Erzeugung, Speicherung und Wärmeversorgung intelligent aufeinander abstimmt, kann Energiekosten reduzieren, den Eigenverbrauch erneuerbarer Energie erhöhen, bestehende Infrastruktur besser auslasten und zusätzliche Flexibilität für das Energiesystem bereitstellen.
Das Zauberwort lautet: Flexibilität.
Strom muss nicht mehr genau dann verbraucht werden, wenn er erzeugt wird.
Am Strommarkt gilt zunehmend: Nicht jede Kilowattstunde hat zu jeder Zeit denselben Wert.
An sonnigen und windreichen Stunden kann sehr viel erneuerbarer Strom gleichzeitig auf den Markt kommen. Die Großhandelspreise fallen dann teilweise stark – in einzelnen Stunden sogar unter null. Wenige Stunden später kann die Situation bereits völlig anders aussehen.
Genau hier setzt Flexibilität an.
Eine Pumpe im Wasserwerk muss beispielsweise eine bestimmte Wassermenge fördern, aber häufig nicht zwingend genau um 18 Uhr. Ein Elektrofahrzeug muss morgens einsatzbereit sein, aber nicht unmittelbar nach Dienstschluss geladen werden. Ein Batteriespeicher kann Energie aufnehmen, wenn viel Strom verfügbar ist, und sie später wieder abgeben.
Statt nur die verbrauchte Strommenge zu betrachten, wird daher zunehmend die Frage entscheidend:
Wann wird diese Energie benötigt und kann dieser Zeitpunkt verändert werden?
Gemeinden verfügen bereits über einen großen Flexibilitätspool
Das Interessante daran: Viele Gemeinden müssen dafür nicht bei null beginnen. Ein beträchtlicher Teil der benötigten Infrastruktur existiert bereits.
Kläranlagen, Wasserwerke und Pumpstationen haben häufig Prozesse, die innerhalb bestimmter Grenzen zeitlich verschoben werden können. Auch Heizsysteme, Wärmepumpen, Warmwasserspeicher, Kühlanlagen oder kommunale Nahwärmenetze bieten Flexibilität.
Hinzu kommen zunehmend Batteriespeicher, Photovoltaikanlagen, Ladeinfrastruktur und elektrische kommunale Fuhrparks.
Aus energiewirtschaftlicher Sicht entsteht damit ein Portfolio aus vielen kleinen und größeren Anlagen, die gemeinsam gesteuert werden können.
Das Ziel ist nicht, den Betrieb einer Gemeinde dem Strommarkt unterzuordnen. Trinkwasserversorgung, Komfort, Betriebszeiten und technische Anforderungen haben selbstverständlich Vorrang.
Aber innerhalb dieser Grenzen können intelligente Energiemanagementsysteme erhebliche Spielräume nutzen.
Sektorkopplung: Stromüberschüsse werden zu Wärme
Besonders interessant wird kommunale Flexibilität dort, wo unterschiedliche Energiesektoren miteinander verbunden werden.
Das klassische Beispiel dafür ist Power-to-Heat.
Dabei wird Strom gezielt in Wärme umgewandelt – etwa über Großwärmepumpen oder Elektrodenkessel. Für Gemeinden mit Nah- oder Fernwärmenetzen entsteht dadurch ein zusätzlicher Flexibilitätshebel.
Gerade in Stunden mit hoher Wind- oder PV-Erzeugung und entsprechend niedrigen Strompreisen kann überschüssiger Strom genutzt werden, um Wärme zu erzeugen. Diese Wärme kann direkt in ein Nahwärmenetz eingespeist oder in einem Wärmespeicher zwischengespeichert werden.
Besonders spannend ist dieses Modell in den Sommermonaten.
Während die Wärmenachfrage für Raumheizung deutlich zurückgeht, bestehen in vielen Nahwärmenetzen weiterhin fixe Infrastruktur- und Betriebskosten. Gleichzeitig kommt es gerade im Sommer aufgrund hoher PV-Erzeugung regelmäßig zu Stunden mit sehr niedrigen oder negativen Strompreisen.
Power-to-Heat kann hier zwei Welten verbinden:
Günstiger erneuerbarer Strom wird genutzt, um Wärme zu erzeugen und bestehende Nahwärmeinfrastruktur besser auszulasten.
Damit können Gemeinden beispielsweise Warmwasserbedarf decken, Wärmespeicher laden oder fossile bzw. biogene Spitzenlastkessel zeitweise ersetzen.
Für bestehende Biomasse-Nahwärmenetze kann das ebenfalls interessant sein. Statt einen Biomassekessel im Sommer dauerhaft im ineffizienten Teillastbetrieb zu betreiben, kann ein Power-to-Heat-System in günstigen Stromstunden einen Teil der Wärmeerzeugung übernehmen.
So entsteht echte Sektorkopplung zwischen Strom- und Wärmemarkt.
Der wirtschaftliche Wert entsteht dabei nicht nur durch günstigen Strombezug. Auch Brennstoffkosten, Betriebsstunden konventioneller Wärmeerzeuger, Wartungsaufwand und die Nutzung bestehender Wärmespeicher können optimiert werden.
Entscheidend ist jedoch auch hier die intelligente Steuerung: Power-to-Heat sollte nicht einfach permanent Strom verbrauchen, sondern gezielt dann eingesetzt werden, wenn Strompreis, lokale Erzeugung und Wärmebedarf zusammenpassen.
Aus dem Stromverbrauch wird ein steuerbares Energiesystem
Die technische Grundlage dafür liefern moderne Energiemanagementsysteme.
Sie verknüpfen Verbrauchsdaten mit Wetterprognosen, erwarteter PV-Erzeugung, Speicherfüllständen, Wärmebedarf und Strompreisen. Daraus kann automatisiert entschieden werden, wann eine Anlage Strom bezieht, ein Speicher lädt oder ein flexibler Prozess gestartet wird.
Ein Beispiel: Für den kommenden Nachmittag wird hohe PV-Erzeugung erwartet. Gleichzeitig werden niedrige Strompreise prognostiziert.
Das Energiemanagementsystem kann darauf reagieren, indem es einen Batteriespeicher lädt, über eine Power-to-Heat-Anlage einen Wärmespeicher aufheizt, Pumpvorgänge vorzieht oder Elektrofahrzeuge bevorzugt in diesem Zeitraum lädt.
Steigt der Strompreis am Abend deutlich an, wurden Teile des Verbrauchs bereits in die günstigeren Stunden verschoben.
Aus einem bislang weitgehend statischen Stromverbrauch wird damit ein aktives kommunales Energiesystem.
Energiegemeinschaften machen lokale Flexibilität noch interessanter
Besonders spannend wird dieses Konzept in Verbindung mit Energiegemeinschaften.
Produziert beispielsweise die Photovoltaikanlage auf dem Schuldach mittags mehr Strom als das Gebäude selbst benötigt, können andere Verbraucher innerhalb der Energiegemeinschaft diese Energie nutzen.
Je besser lokale Erzeugung und lokaler Verbrauch zeitlich zusammenpassen, desto höher kann der Anteil der innerhalb der Gemeinschaft genutzten Energie werden.
Flexibilität hilft dabei, genau dieses Zusammenspiel zu verbessern.
Ein Batteriespeicher kann Überschüsse aufnehmen. Eine kommunale Ladeinfrastruktur kann ihre Ladeleistung anpassen. Pumpen oder Wärmeerzeuger können ihren Betrieb teilweise in Zeiten hoher lokaler Stromproduktion verschieben.
Auch Power-to-Heat kann hier eine interessante Rolle spielen: Überschüssiger Strom aus lokalen PV-Anlagen kann in Wärme umgewandelt und über bestehende Wärmeinfrastruktur genutzt werden.
So wird aus lokaler Stromerzeugung ein sektorübergreifendes Energiesystem.
Flexibilität kann mehrere wirtschaftliche Vorteile kombinieren
Für Gemeinden ist vor allem interessant, dass Flexibilität nicht nur einen einzigen wirtschaftlichen Effekt hat.
Der erste Hebel liegt beim Strombezug. Variable oder spotmarktbasierte Beschaffungsmodelle ermöglichen es, niedrige Marktpreise gezielt zu nutzen. Automatisierung ist dabei entscheidend: Niemand im Gemeindeamt soll täglich Strompreise beobachten und Pumpen oder Wärmeerzeuger manuell ein- und ausschalten müssen.
Der zweite Hebel ist der Eigenverbrauch. Wer lokal erzeugten PV-Strom besser mit dem eigenen Verbrauch abstimmt, muss weniger Strom aus dem Netz beziehen und kann die vorhandene Erzeugung effizienter nutzen.
Ein dritter Hebel entsteht durch Sektorkopplung. Strom kann über Wärmepumpen oder Power-to-Heat-Anlagen in Wärme umgewandelt und gespeichert werden. Damit lässt sich bestehende Wärmeinfrastruktur besser auslasten und die Wärmeerzeugung wirtschaftlich optimieren.
Ein weiterer Hebel ist das Lastmanagement. Verbrauchsspitzen können reduziert und bestehende Netzanschlüsse effizienter genutzt werden. Gerade bei zusätzlichen Verbrauchern wie Ladeinfrastruktur, Wärmepumpen oder neuen kommunalen Einrichtungen kann das zunehmend relevant werden.
Und schließlich kann Flexibilität selbst einen Marktwert erhalten. Größere Batteriespeicher oder steuerbare Anlagen können – bei entsprechender technischer Eignung und Vermarktungsstruktur – für weitere Strommarktanwendungen bis hin zur Regelenergie eingesetzt werden.
Damit wird aus einer kommunalen Anlage, die bisher ausschließlich Energie verbraucht hat, unter Umständen ein aktiver Bestandteil des Energiemarkts.
Der Batteriespeicher allein ist noch keine Strategie
Gerade bei Speichern zeigt sich allerdings auch eine wichtige Erkenntnis aus dem Trading Room:
Ein Batteriespeicher wird nicht automatisch wirtschaftlich, nur weil er installiert wird.
Entscheidend ist seine Betriebsstrategie.
Soll er hauptsächlich den PV-Eigenverbrauch erhöhen? Strombezug zu günstigen Zeiten ermöglichen? Lastspitzen reduzieren? Energie am Markt optimieren? Oder mehrere dieser Anwendungen miteinander kombinieren?
Dasselbe gilt für Power-to-Heat-Anlagen.
Nicht die Technologie allein schafft den wirtschaftlichen Mehrwert, sondern die Frage, wann, warum und auf Basis welcher Markt- und Verbrauchssignale sie betrieben wird.
Je mehr Einsatzmöglichkeiten intelligent miteinander verbunden werden können, desto interessanter wird das wirtschaftliche Potenzial.
Deshalb sollte vor einer Investition nicht die Frage stehen:
„Wie groß soll unsere Batterie oder Power-to-Heat-Anlage sein?“
Die bessere Frage lautet:
„Welche Flexibilität haben wir bereits und wo schafft sie den größten Wert?“
Vom Energieverbraucher zum aktiven Marktteilnehmer
Der Einstieg muss dabei nicht mit einem großen Infrastrukturprojekt beginnen.
Am Anfang steht eine Bestandsaufnahme: Wo wird in der Gemeinde Strom und Wärme erzeugt? Wo wird Energie verbraucht? Welche Anlagen sind steuerbar? Welche Prozesse können zeitlich verschoben werden? Welche Speicher stehen zur Verfügung? Und welche Messdaten können genutzt werden?
Danach lässt sich analysieren, welche Flexibilitäten technisch und wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden können.
Oft ist es sinnvoll, zunächst einzelne Anlagen oder Standorte zu automatisieren und Erfahrungen zu sammeln. Anschließend können weitere Verbraucher, Batteriespeicher, Wärmespeicher, Erzeugungsanlagen und gegebenenfalls eine Energiegemeinschaft integriert werden.
Der entscheidende Schritt ist dabei, Strom und Wärme nicht mehr getrennt voneinander zu betrachten.
Energie wird steuerbar und sektorübergreifend optimierbar.
Genau darin liegt eine der großen Chancen für Gemeinden: Die bestehende kommunale Infrastruktur kann zunehmend selbst Teil der Energiewende werden indem sie Energie dann nutzt, speichert oder zwischen Strom und Wärme umwandelt, wenn sie im Gesamtsystem den größten Wert hat.
Inside Trading Room
Die Energiewelt wird volatiler und damit wird Flexibilität wertvoller. Bei der oekostrom AG beschäftigen wir uns täglich damit, wie erneuerbare Erzeugung, Speicher, flexible Verbraucher, Wärmeversorgung und der Strommarkt optimal zusammenspielen können.
Für Gemeinden bedeutet das: Wer seine Energieflüsse kennt und intelligent steuert, kann aus steigender Marktkomplexität einen wirtschaftlichen Vorteil machen.
Denn die günstigste Kilowattstunde ist nicht nur jene, die man nicht verbraucht. Es kann auch jene sein, die man zum richtigen Zeitpunkt verbraucht oder in Wärme umwandelt.
