Querdenker mit Bodenhaftung

Amprion sucht den Austausch mit jungen Wissenschaftlern, um Lösungen für die Energiewelt von morgen zu finden. Gerald Kaendler, Leiter Asset Management, fährt dazu nach Aachen.

In einem Seminarraum des Instituts für Hochspannungstechnik der RWTH Aachen trifft Gerald Kaendler die Doktoranden André Hoffrichter, Janek Massmann und Marcel Kurth. Alle drei haben Elektrotechnik studiert, arbeiten während der Promotion am Institut und leiten Forschungsteams: Hoffrichter forscht über stationäre Netzanalyse und Systembewertung, Massmann über Systemstabilität. Kurth leitet das Team Netzplanung und -betriebsführung. Um ihre berufliche Zukunft müssen sie sich keine Sorgen machen: Die RWTH gilt als eine der besten technischen Universitäten des Landes.

Zurück an der Uni, Herr Kaendler. Ein gutes Gefühl?

Gerald Kaendler: Ja, da kommen Erinnerungen hoch. Ich habe hier an der RWTH Aachen studiert. Die Energiewelt war damals noch ruhig und beschaulich. Heute treibt uns als Übertragungsnetzbetreiber die Energiewende um – mit all ihren Herausforderungen. Dabei besteht immer das Risiko, in gewisser Weise betriebsblind zu werden, Entwicklungen nicht richtig einzuschätzen, Lösungen nur in bekannten Bahnen zu entwickeln. Die Wissenschaft kann dagegen freier und auch mal quer denken.

Herr Hoffrichter, Sie haben Elektrotechnik studiert und promovieren gerade. Sind Sie ein Querdenker?

André Hoffrichter: Ein Querdenker mit Bodenhaftung, würde ich sagen. Wir bekommen hier am Institut für Hochspannungstechnik durch Forschungsaufträge eine ganze Menge mit. Außerdem haben wir in den vergangenen Jahren an unseren Computern ein digitales Abbild der Energiewelt geschaffen, mit dem wir Entwicklungen simulieren, Entscheidungen durchspielen können. Da sind manchmal schon wilde Dinge dabei. Auf der anderen Seite brauchen wir aber auch die Rückkopplung aus der Praxis: Was ist überhaupt anwendbar? Was beschäftigt die Energiewirtschaft wirklich? Wo können wir konkret helfen?

Welche Frage zur Energiewende treibt Sie am meisten um, Herr Kaendler?

Kaendler: Werden wir 2030 in der Lage sein, Haushalte und Unternehmen in Deutschland und Europa jederzeit sicher mit Energie zu versorgen? Also: Bleibt das Licht an, wenn unser Strom überwiegend aus erneuerbaren Energien gewonnen wird? Die Erneuerbaren mit ihren starken Schwankungen und die Veränderungen im konventionellen Kraftwerkspark bringen das Stromnetz immer häufiger nah an seine Grenzen. Vor allem im Winter haben wir zu kämpfen. Um Engpässe im Übertragungsnetz zu beseitigen, müssen wir immer häufiger außerplanmäßig Erzeugung abregeln oder an anderer Stelle hochfahren. Die volkswirtschaftlichen Kosten gehen in die Milliarden. Unser Ziel muss es sein, die volkswirtschaftlichen Kosten zu senken und die Stromkunden damit zu entlasten.

Marcel Kurth: Meine These: Für ein stabiles Netz brauchen wir neben dem Netzausbau mehr Flexibilität im Stromsystem. Mehr Komponenten und Technologien, mit denen wir auf schnelle und starke Veränderungen bei der Energieerzeugung reagieren können. Das ist für mich zum Beispiel die „Power-to-Gas“-Technologie. Wenn mehr grüner Strom produziert als genutzt wird, könnte man ihn damit in synthetisches Gas umwandeln. Diesen Rohstoff könnte die Industrie dann weiterverarbeiten oder Kraftwerke könnten daraus Energie erzeugen. Der Bedarf für solche Lösungen ist extrem hoch.

Hoffrichter: Diesen Trend sehe ich auch. Am Ende werden wir ein Stromsystem mit deutlich mehr und unterschiedlicheren Komponenten und Akteuren als heute haben. Eine Systemkomposition, vergleichbar mit einem Orchester, aus erneuerbaren Energien, konventionellen Kraftwerken, Speichern, sektorübergreifenden Technologien und vielen strombetriebenen Anlagen und Geräten.

Kurth: Zu diesem System werden auch Stromheizungen gehören. Wir arbeiten gerade in einem Projekt, das untersucht, ob Nachtspeicheröfen uns helfen können, den Stromverbrauch flexibler zu gestalten. Verbraucher könnten die Stromheizungen zum Beispiel dann laden, wenn viel Wind weht und entsprechend viel Windstrom zur Verfügung steht. Wir sprechen deshalb auch von „Windheizungen“.

Kaendler: Ein spannender Fall. Würden sich Stromkunden darauf einlassen und die Heizung wetterabhängig aufladen?

Kurth: Das ist eine knifflige Frage. Sie begegnet uns so ähnlich auch bei der Elektromobilität. Nehmen wir an, es sind Millionen Elektroautos unterwegs. Am liebsten würden wir sie nachts aufladen, auch wenn wir am nächsten Tag vielleicht erst mittags losfahren wollen. Das gleichzeitige Laden aber belastet das Netz nachts enorm. Besser wäre es, wenn das Laden zeitversetzt geschehen würde – abhängig davon, wann ich das Elektroauto tatsächlich nutzen möchte. Das müsste ich im Voraus anmelden. Dafür würde ich dann einen günstigeren Tarif bekommen. Es wäre spannend, die Bereitschaft dazu in Studien zu untersuchen.

Janek Massmann: Das ist vielleicht auch eine Generationenfrage. Wir kennen es nicht anders, dass Strom immer und ohne Einschränkungen zur Verfügung steht. Aber könnte es für Verbraucher nicht irgendwann normal sein, sich auf neue Regeln einzustellen, die uns Flexibilität im System verschaffen?

Alle Welt redet vom Energiesparen. Aber werden Stromheizungen und Elektroautos den Strombedarf nicht deutlich erhöhen?

Kurth: Der Strombedarf wird langfristig steigen – allen Effizienzmaßnahmen zum Trotz. Das werden wir vor allem in den Ballungsräumen merken, weil dort der Wärme- und Mobilitätsbedarf am größten ist.

Massmann: Und wenn das passiert, wird man es auch im Übertragungsnetz merken.

Kaendler: Das würde bedeuten, dass wir die Planungen für den Netzausbau nach oben korrigieren müssten. Und wir müssten auch so planen können, dass wir im Übertragungsnetz Reserven haben. Gegenwärtig ist uns eine solche Vorausplanung nicht erlaubt. Im übertragenen Sinne würde ich gerne ein Haus bauen und für künftige Kinder zwei Räume mehr einplanen.

Hoffrichter: Ich hoffe, dass flexible Komponenten wie die Windheizungen dazu beitragen können, Stromverbrauch und -erzeugung zeitlich in Einklang zu bringen.

Massmann: Dafür brauchen wir aber Modelle und in Zukunft auch neue Steuerungsstrategien. Das System, in dem wir heute arbeiten, kommt aus einer ganz anderen Welt.

Kurth: Vielleicht müssen wir dann Stromverbrauch und -erzeugung neu aufeinander beziehen. Als Stromkunde bekomme ich dann jeden Tag eine bestimmte Menge Strom, mit dem ich meine Haushaltsgeräte nutze. Eine Steuereinheit entscheidet dann jeweils aktuell, woher dieser Strom stammt – direkt aus einer Windkraftanlage, aus der Autobatterie oder aus dem Kraftwerk, das mit synthetischem Gas betrieben wird.

Kaendler: Macht in einem solchen Szenario ein Strommarkt, so wie er heute funktioniert, überhaupt noch Sinn? Oder muss man nicht auch hier neue Wege gehen?

Massmann: Die Aufgabe des Marktes ist grundsätzlich, Stromerzeugung und -verbrauch effizient aufeinander abzustimmen. Das macht Sinn in einem System, in dem konventionelle Energieträger mit unterschiedlichen variablen Kosten im Wettbewerb zueinander stehen. In dem Moment, wo fast nur noch erneuerbare Energien im System sind, die subventioniert sind, wird dieser Markt ohnehin ausgesetzt. In diesem System würde es mehr Sinn machen, Erzeugungsanlagen nicht nach der gelieferten Energiemenge zu bezahlen, sondern generell dafür, dass sie dem System Leistung bereitstellen. Wann flexible Verbraucher wie „Power-to-Gas“-Anlagen oder Windheizungen Strom beziehen, würde das System steuern.

Hoffrichter: Es würde viel bringen, wissenschaftlich zu untersuchen, welchen Mehrwert ein solches neues System hätte.

Weniger Markt, mehr Steuerung und neue Regeln für Verbraucher – erwartet uns das in der Energiewelt von morgen?

Kaendler: Das Energiesystem verändert sich mit unglaublicher Dynamik. Ich bin überzeugt, dass wir die Herausforderungen meistern werden. Aber sowohl als Wissenschaftler als auch als Übertragungsnetzbetreiber dürfen wir uns nicht scheuen, auch unangenehme Wahrheiten auszusprechen, wenn wir sie erkennen. Wer außer den Experten kann das denn? Und wir tun gut daran, uns auf alles vorzubereiten. Nehmen wir das Marktmodell: All unsere Planungen basieren auf heutigen Marktpreiseffekten. Aber wie weit trägt dieses Modell in der Energiewelt von morgen? Oder gehen wir einmal davon aus, dass der Strombedarf tatsächlich steigt. Was bedeutet das für unsere Netzausbauplanungen? All das frage ich mich nach dieser Diskussion in der Tat. Wir müssen breiter denken.