Kalifornische Stromlast „Duck Curve“ wird immer wichtiger!

Nach Angaben der US Energy Information Administration hat der Netzbetreiber des California Independent System Operator (CAISO) mit der Zunahme der Solarstromerzeugung in Kalifornien einen Rückgang der Nettolast (der verbleibenden Nachfrage nach Abzug der variablen erneuerbaren Energieerzeugung) an Tagen beobachtet, an denen die Solarstromerzeugung tendenziell zugenommen hat auf dem Höhepunkt sein. Wenn man die Last für einen typischen Tag grafisch darstellt, erkennt man, dass die Nettolastkurve in der Tagesmitte stark abfällt und dann abends, wenn die Solarerzeugung abnimmt, stark ansteigt, sodass die gebildete Kurve wie der Umriss eines a aussieht Ente, daher wird dieses Muster oft als „Entenkurve“ bezeichnet. Da die Solarstromerzeugung in Kalifornien weiter wächst, nimmt der Rückgang der Netzlast am Mittag zu, was die Netzbetreiber vor Herausforderungen stellt.

Netzbetreiber müssen jederzeit ein Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Strombedarf einer Region herstellen. Die Nachfrage ist über Nacht am niedrigsten, wenn die meisten Verbraucher schlafen und viele Geschäfte geschlossen sind. Morgens, wenn die Leute aufwachen und die Geschäfte öffnen, beginnt die Nachfrage zu steigen. Der Bedarf stieg den ganzen Tag über weiter an, stieg abends leicht an, wenn die Menschen von der Arbeit nach Hause kamen und der Stromverbrauch in Privathaushalten zunahm, und ging dann spät in der Nacht wieder zurück.

Im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken wie Atom-, Kohle- und Erdgaskraftwerken können Solar- und Windenergieressourcen jedoch nicht nach Belieben eingesetzt werden, um den Bedarf zu decken, und die Energieversorger mussten diese Ressourcen irgendwann reduzieren, um den Netzbetrieb zu schützen. Solarenergie wird nur tagsüber erzeugt, erreicht ihren Höhepunkt mittags, wenn die Sonne am stärksten ist, und lässt bei Sonnenuntergang nach. Je mehr Solarkapazität ans Netz geht und konventionelle Kraftwerke tagsüber seltener genutzt werden, desto ausgeprägter wird die Entenkurve.

Die Entenkurve impliziert zwei Herausforderungen, die mit der zunehmenden Nutzung von Solarenergie verbunden sind. Die erste Herausforderung ist die Belastung des Stromnetzes. Die Nachfrage nach Strom aus konventionellen Kraftwerken schwankt stark von Mittag bis spät in die Nacht, wenn der Energiebedarf immer noch hoch ist, die Solarenergieerzeugung jedoch zurückgegangen ist, was bedeutet, dass konventionelle Kraftwerke (z. B. Erdgaskraftwerke) die Stromproduktion schnell steigern müssen, um die Verbrauchernachfrage zu decken . Dieses schnelle Wachstum macht es für Netzbetreiber schwieriger, Netzangebot und Netznachfrage in Echtzeit aufeinander abzustimmen. Wenn außerdem die Menge der erzeugten Solarenergie die vom Netz genutzte Menge übersteigt, müssen die Betreiber möglicherweise die Solarstromerzeugung reduzieren, um eine Überproduktion zu verhindern.

Die andere Herausforderung ist wirtschaftlicher Natur. Die dynamische Natur der Entenkurve kann die traditionelle Wirtschaftlichkeit schaltbarer Kraftwerke in Frage stellen, da die Faktoren, die zur Kurve führen, die Betriebszeit konventioneller Kraftwerke verkürzen, was zu geringeren Stromeinnahmen führt. Wenn der Erlösausfall die Instandhaltung der Anlage unwirtschaftlich macht, kann die Anlage ohne einsatzfähigen Ersatz stillgelegt werden. In Systemen, in denen die Nettonachfrage stark schwankt, wird es für Netzbetreiber durch die Verringerung der zuteilbaren Leistung schwieriger, Stromangebot und -nachfrage auszugleichen.

Allerdings bietet die Entenkurve auch Möglichkeiten zur Energiespeicherung. Durch den großflächigen Einsatz von Energiespeichersystemen wie Batterien kann ein Teil der tagsüber erzeugten Sonnenenergie gespeichert und nach Sonnenuntergang wieder abgegeben werden. Durch die Speicherung von Solarenergie zur Mittagszeit wird die Kurve der Ente abgeflacht, und die Abgabe gespeicherter Solarenergie in der Nacht verkürzt den „Hals“ der Ente. Kalifornien baut zügig Batteriespeicher auf; Von 0,2 GW im Jahr 2018 auf 4,9 GW im April 2023 werden kalifornische Betreiber voraussichtlich bis Ende des Jahres weitere 4,5 GW Batteriespeicherkapazität im Bundesstaat aufbauen.

Die Entenkurve ist nicht nur in Kalifornien zu beobachten, sie tritt zunehmend auch in anderen Teilen der Vereinigten Staaten und auf der ganzen Welt auf, da der Anteil der Solarstromerzeugung an diesen Orten zunimmt.