Stromerzeugung in Deutschland: Gaskraftwerke als zuverlässiges Back-up

Die Stromerzeugung in Deutschland verändert sich derzeit grundlegend: Bis 2023 wird der Ausstieg aus der Kernenergie vollzogen sein und spätestens 2038 wird das letzte Kohlekraftwerk in Deutschland vom Netz genommen. Doch schon bis zum Jahr 2030 wird ein signifikanter Teil der Kohleverstromung aus dem Netz gehen und zeitgleich soll der Anteil der erneuerbaren Energien bei der Stromerzeugung auf 65 Prozent anwachsen. Diese Stromwende ist ein gigantischer Umbau mit einem klaren Ziel: die CO2-Emissionen des Stromsektors weiter zu reduzieren – langfristig auf null.

Neben der Emissionsreduktion steht auch das Thema Versorgungssicherheit oben auf der Agenda. Denn erneuerbare Energie ist witterungsabhängig und kaum speicherbar.

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Stromwende in Süddeutschland

Der Süden ist besonders betroffen vom Atom- und Kohleausstieg. Dadurch steigt die Rolle von Gaskraftwerken und der Bedarf an regionalen Maßnahmen.

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Dunkelflaute

Die Lücke zwischen dem Weggang der Atomkraft und Kohle sowie dem Zubau von Erneuerbaren müssen Gaskraftwerke füllen. Denn wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, hat Deutschland ohne Gaskraftwerke ein Versorgungsproblem.

Gaskraftwerke sichern auch in Zukunft die Stromversorgung in Deutschland

Klimaschonenden Gaskraftwerken kommt deshalb in den nächsten Jahren eine wachsende Bedeutung zu: Sie stoßen bis zu 70 Prozent weniger CO2 aus als Kohlekraftwerke.

Der Coal-to-gas Switch macht sich in Deutschland bereits bemerkbar, denn die Verstromung von Erdgas ist bereits von 2018 auf 2019 um 11 Prozent gestiegen. Dieser positive Trend hat sich 2020 bisher fortgesetzt: Der Anteil von Erdgas an der Stromerzeugung wächst stetig.

Für Energiewende und Klimaschutz ist das ein sehr positives Signal. Bis zur nächsten Klimazielmarke 2030 muss der CO2-Ausstoß in Deutschland um mindestens 122 Millionen Tonnen pro Jahr sinken. Die geplante Reduktion wird nur gelingen, wenn der Zubau bei den Erneuerbaren forciert wird und die noch bestehenden Kohlekraftwerke zügig durch effiziente und klimaschonende Gaskraftwerke ersetzt werden. Experten, Politikern und der Branche ist klar: Ohne den Fuel Switch von Kohle zu Gas wird die Stromwende nicht funktionieren.

Bruttostromerzeugung nach Energieträgern 2020

Erdgas im deutschen Strommix

Quelle: AGEB; Stand: Dezember 2020

Gesicherte Stromversorgung auch bei Dunkelflaute

Klimaschutz und Energiewende dürfen aber nicht dazu führen, dass die Zuverlässigkeit der Stromversorgung eine untergeordnete Rolle spielt. Die Stromerzeugung von erneuerbaren Energien schwankt je nach Witterung stark. Auch in Zeiten einer Dunkelflaute – also zum Beispiel an kalten, windstillen Winterabenden – müssen genügend regelbare Back-up-Kapazitäten bereitstehen, damit keine Versorgungslücken entstehen. Hocheffiziente Gaskraftwerke sind hier der ideale Partner der Erneuerbaren. Denn von einer witterungsunabhängigen Stromversorgung ausschließlich mit erneuerbaren Energien sind wir noch weit entfernt.

Ohne Zubau droht eine Versorgungslücke

Struktur der gesicherten Leistung 2019 und 2030

Regelbare Back-up-Kapazitäten sichern die Stromversorgung auch bei Dunkelflaute

Der Erzeugungskapazität der erneuerbaren Energien muss die gleiche Menge an regelbaren Back-up-Kapazitäten entgegenstehen, damit die Spitzenlast in der Stromversorgung zu jeder Tages- und Nachtzeit gewährleistet werden kann. Das Energiewirtschaftliche Institut an der Universität zu Köln (EWI) hat errechnet, dass 2030 der Bedarf an gesicherter Leistung – also stets verfügbarer Strom – in Deutschland bei 114 Gigawatt (GW) liegen wird. Der Bedarf und damit auch die Spitzenlast werden zunehmen.

Das bedeutet aber: Deutschland droht 2030 eine Versorgungslücke von bis zu 45 Gigawatt, wenn nicht zügig Maßnahmen für den Zubau von regelbarer Energie ergriffen werden.

Hinzu kommt: Der Ausbau der Erneuerbaren Energien stagniert und auch der Ausbau der Stromnetze gestaltet sich sehr langwierig. Die Zeit drängt allerdings insbesondere in Süddeutschland: Dort gehen bis 2030 mehr als 4 GW an regelbarer Leistung verloren. Um den Spitzenbedarf in den wirtschaftsstarken Bundesländern Bayern und Baden-Württemberg zu decken, müssten bis dahin 4 bis 7 GW installiert werden, so eine Studie von Aurora Energy Research. 

Diese Lücke in der Stromversorgung in Süddeutschland, aber auch in der gesamten Bundesrepublik, muss durch den Zubau von modernen Gaskraftwerken geschlossen werden.

Gaskraftwerke gleichen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien aus

Gaskraftwerke gleichen als  Back-up die schwankende Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien aus. Dafür sind sie nicht nur nötig, sondern auch hervorragend geeignet: Gaskraftwerke liefern emissionsarmen Strom, sie sind regelbar und hochflexibel und springen bei Bedarf schnell ein, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht. Ein Gaskraftwerk ist sehr schnell auf Volllast hochgefahren und lässt sich auch schnell wieder herunterfahren, wenn der Strombedarf sinkt oder wieder mehr Strom aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht. Das macht emissionsarme Gaskraftwerke zu einem idealen Partner der Erneuerbaren.

Flexibilität von Gaskraftwerken

In maximal 15 Minuten auf Volllast

Gaskraftwerke können schnell auf Volllast hochgefahren werden

Aus den Schornsteinen von Gaskraftwerken entweicht bis zu 70 Prozent weniger CO2 als aus Braunkohlekraftwerken. Außerdem liefern Gaskraftwerke systemrelevante Dienstleistungen wie zum Beispiel die Blindleistung, also die Energie, die unter anderem dazu benötigt wird, das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch im Stromnetz stabil zu halten, wenn Erneuerbare nicht ins Netz einspeisen. 

Schwarzstartfähigkeit

Zudem sind Gaskraftwerke schwarzstartfähig, das heißt: Sie können zum Beispiel bei einem Blackout ohne externe Energiezufuhr wieder angefahren werden. Neben geringen Emissionen und Flexibilität sind Gaskraftwerke also auch besonders resilient.  

Auslastung von Gaskraftwerken optimieren

Trotz ihrer Klima- und Flexibilitätsvorteile waren die Gaskraftwerke in Deutschland 2019 nur zu 22 Prozent ausgelastet. Das lag vor allem daran, dass die Stromerzeugung mit Braun- und Steinkohle gerade im Verhältnis zu ihren CO2-Emissionen lange Zeit zu günstig gewesen ist. Deshalb haben in der Vergangenheit einige Betreiber von Gaskraftwerken ihre Anlagen zur Stilllegung angemeldet, weil ihr Betrieb nicht rentabel war. Die Bundesnetzagentur als Regulierungsbehörde hat diese Stilllegungen aber häufig untersagt, die Kraftwerke wurden in die Netzreserve überführt, um im Notfall wieder in Betrieb gehen zu können.

Die Marktsituation hat sich 2019 verändert und sie verändert sich weiter: Die bis dahin gute Auslastung der Kohlekraftwerke ist deutlich gesunken. Ein Grund ist der gesunkene Gaspreis, der den Betrieb von Gaskraftwerken wieder attraktiver gemacht hat. Ein zweiter Grund ist die Verteuerung der CO2-Zertifikate im Emissionshandel: Da Kohlekraftwerke sehr viel mehr CO2 erzeugen als Gaskraftwerke, wurde die Stromproduktion in diesen Anlagen finanziell stärker belastet – zugunsten der emissionsarmen Gaskraftwerke. Sie sind in der Merit Order, also der Einsatzreihenfolge Strom produzierender Kraftwerke, deutlich aufgerückt. Setzt sich dieser Effekt fort, könnten Kohlekraftwerke schon vor dem endgültigen Kohleausstieg 2038 unprofitabel sein und damit aus dem Markt gedrängt werden. 

Mit dem Betrieb von grünen Gasen können Gaskraftwerke in Zukunft sogar dafür sorgen, dass die Stromversorgung in Deutschland klimaneutral erfolgt. Damit die Weichen heute dafür gelegt werden können, steht der Zubau an Gaskraftwerken an erster Stelle. Nun liegt es an der Politik Anreize dafür zu schaffen, denn im aktuellen Marktdesign rentiert sich der Neubau von Gaskraftwerken für Investoren nicht. Wie von Zukunft Gas vorgeschlagen, könnte eine Ergänzung des bisher in Deutschland praktizierten Energy-only-Markts durch Kapazitätsmechanismen den notwendigen Ausbau der Gaskraftwerkskapazität beschleunigen.