Systemdienstleistungen

Als Systemdienstleistungen werden spezielle Funktionen bezeichnet, die zur Zuverlässigkeit des Netzes und zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität beitragen. Dazu zählen unter anderem Frequenzregelung, Spannungsregelung, Reserven und Schwarzstartfähigkeit. Systemdienstleistungen sind für die Gewährleistung einer ununterbrochenen Stromversorgung unerlässlich. Sie tragen dazu bei, Schwankungen in der Stromnachfrage und im Stromangebot auszugleichen, Netzstörungen zu verhindern und die Integration erneuerbarer Energiequellen zu unterstützen. Auf diese Weise kann letztlich die Zuverlässigkeit und Qualität der elektrischen Dienstleistungen gewährleistet werden.

Arten von Systemdienstleistungen

Systemdienstleistungen können je nach ihrem Zweck in vier Kategorien unterteilt werden.

Frequenzhaltungen

Ziel: Aufrechterhaltung der Normalfrequenz eines Netzes.

Frequenzerhaltungsdienste dienen der Aufrechterhaltung der Frequenz eines Netzes durch kontinuierlichen Ausgleich von Angebot und Nachfrage. In Nordamerika liegt diese Frequenz bei 60 Hertz, in Europa und vielen anderen Teilen der Welt bei 50 Hertz. Die Frequenz wird auf 50 Hz gehalten, indem Stromangebot und -nachfrage ermittelt werden und versucht wird, durch Vorhersagen zu planen, wie viel Angebot und Nachfrage besteht. Und wenn nötig Anpassungen vornehmen. Dies kann entweder durch eine Erhöhung der Nachfrage oder des Angebots oder durch den Einsatz von Batterien geschehen, die in beide Richtungen arbeiten. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da Abweichungen von 0,2 Hertz über oder unter 50 Hertz (in Europa) zu Stromausfällen führen können. Wenn es jedoch nach der Planung immer noch Abweichungen vom Gleichgewicht gibt, können Ausgleichsleistungen erworben werden, um das Gleichgewicht wiederherzustellen.

Die Frequenz des Netzes kann mit Hilfe von vier Methoden reguliert werden:

• Steuerung der Erzeugung: Die Erzeugung kann angepasst werden, um das Gleichgewicht des Netzes aufrechtzuerhalten. Wenn die Frequenz zu niedrig ist, wird die Erzeugung erhöht – umgekehrt wird die Erzeugung reduziert, wenn die Frequenz zu hoch ist.
• Nachfragesteuerung: Die Nachfrage kann angepasst werden, um die Netzfrequenz aufrechtzuerhalten. Die Nachfragesteuerung erfordert nachfrageseitige Flexibilität. Das bedeutet, dass Verbraucher:innen angewiesen werden können, ihre Nachfrage zu verringern oder zu erhöhen.
• Energiespeicherung: Die Energiespeicherung kann sowohl die Nachfrage als auch das Angebot regulieren. Wenn mehr Angebot benötigt wird, wird der Speicher entladen. Wird mehr Nachfrage benötigt, wird der Speicher aufgeladen.
• Ausgleichsenergie: In einigen Ländern wird die Ausgleichsenergie über einen auf einer Auktion basierenden Markt beschafft, um die Kosten niedrig zu halten. In Europa wird die Ausgleichsenergie in drei Produkte unterteilt: Frequenzsicherungsreserve (Reaktionszeit weniger als 30 Sekunden), automatische Frequenzwiederherstellungsreserve (weniger als 5 Minuten) und manuelle Frequenzwiederherstellungsreserve (weniger als 15 Minuten).

Spannungshaltung

Ziel: Aufrechterhaltung des normalen Spannungsniveaus eines Netzes.

Wie der Name schon sagt, halten Dienste zur Spannungshaltung das Spannungsniveau eines Stromnetzes in einem akzeptablen Bereich. Über- und Unterspannungen können elektrische Geräte und Anlagen schädigen und die Stromversorgung unterbrechen.

Betriebsführung

Ziel:  Unerwartete Versorgungsengpässe ausgleichen.

Die Dienstleistungen der Betriebsführung bezeichnen die in einem Stromnetz bereitgestellten Kapazitäten, um auf unerwartete Veränderungen der Stromnachfrage oder des Stromangebots reagieren zu können. Bei Ausfällen von Stromerzeugern oder plötzlichen Spitzen in der Stromnachfrage werden Reservedienste aktiviert, um die daraus resultierenden Ungleichgewichte auszugleichen.

Obwohl dies Ähnlichkeiten zu den Diensten der Frequenzhaltung hat, unterscheiden sich beide Dienstleistungen doch deutlich voneinander. Die Dienstleistungen der Betriebsführung haben eine längere Reaktionszeit.

Versorgungswiederaufbau

Ziel: Wiederanlauf des Stromnetzes nach einem Blackout.

Die Übertragungsnetzbetreiber (TSOs) sind in der Regel dafür verantwortlich, die Stromversorgung nach einem Stromausfall schnell wiederherzustellen, indem sie große Kraftwerke in Betrieb nehmen, die autonom und ohne externe Energieversorgung arbeiten. Dies wird oft als Schwarzstartdienste bezeichnet. Die gebräuchlichsten Kraftwerkstypen, die sich für den Schwarzstart eignen, sind Wasserkraftwerke, Druckluftspeicher, Gaskraftwerke oder zunehmend auch Stromspeicher.

Wie DERs für Systemdienstleistungen genutzt werden können

Dezentrale Energieressourcen, kurz DERs, sind flexible kleine Anlagen, die Energie erzeugen, speichern oder verbrauchen. Durch die Bündelung der Flexibilität dieser Anlagen zu einer größeren einsatzfähigen Einheit, zum Beispiel einem virtuellen Kraftwerk (VKP), können sie auch zur Erbringung von Systemdienstleistungen genutzt werden. Zu den Vorteilen der Nutzung von DERs für Hilfsdienste gehören:

• Aufgrund ihrer inhärenten Vorteile (zum Beispiel Autarkie, Kosten- und Emissionsreduzierung) werden DERs bereits in mmer schnellerem Tempo in Haushalten installiert. Die Bündelung ihrer Flexibilität zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen erfordert nur einen begrenzten zusätzlichen Aufwand und bedeutet für die Hausbesitzer:innen keinen Komfortverlust.
• Dies verringert die Abhängigkeit von großen (mit fossilen Brennstoffen betriebenen) Kraftwerken und beschleunigt somit die Energiewende.
• Da DERs weit über das Netz verteilt sind, können sie leichter auf lokale Engpässe reagieren, das heißt sie bieten standortbezogene Dienste an. Und können Flexibilität in großem Umfang bieten. Dadurch eignen sie sich besonders für Anwendungsfälle wie die Frequenzbegrenzungsreserve (FCR)
• Da DER weit über das Netz verteilt sind, können sie leichter auf lokale Engpässe reagieren, das heißt sie bieten standortbezogene Dienste an.

Es gibt jedoch auch einige Herausforderungen bei der Nutzung von DERs für Systemdienstleistungen:

• Aufgrund ihrer Abhängigkeit von bestimmten Wetterbedingungen (zum Beispiel Wind und Sonne) sind DERs für Reserve- oder Schwarzstartdienste nicht gut geeignet.
• Regulatorische Aspekte verhindern teilweise die Nutzung von DERs für Hilfsdienste, indem sie den Zugang zu bestimmten Märkten für kleinere DER-Portfolios beschränken. Dies könnte bedeuten, dass ein VPP eine große Anzahl von Anlagen zusammenfassen müsste, was die Eintrittsbarriere erhöht.