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Was ist die Grundlast?

Definition

Die Grundlast ist die konstant benötigte elektrische Leistung in einem Versorgungsgebiet. Sie stellt somit die niedrigste Tagesbelastung des Stromnetzes dar, die nie unterschritten wird. Da in der Regel nachts am wenigsten Strom verbraucht wird, ergibt sich aus diesem Verbrauch die Grundlast. Für den nächtlichen Verbrauch sind Industrieanlagen, Dauerverbraucher in privaten Hauhalten, hier vor allem Elektrogeräte im Stand-by-Modus, und die Straßenbeleuchtung verantwortlich. Der vorhersehbare Mehrbedarf an Strom, der tagsüber zusätzlich zur Grundlast anfällt, ist die Mittellast, während der Höchstverbrauch, der nur wenige Viertelstunden oder Stunden am Tag auftritt, als Spitzenlast bezeichnet wird. Die Grundlast ist dabei keine festgeschriebene Größe, sondern kann von Jahr zu Jahr, Jahreszeit zu Jahreszeit und Tag zu Tag schwanken.

Wie hoch ist die Grundlast in Deutschland?

Die Grundlast liegt in Deutschland zwischen 40 und 60 Gigawatt, je nach Wochentag und Jahreszeit. Die Spitzenlast dagegen, die die Höchstbelastung eines Stromnetzes während einer bestimmten Zeitperiode angibt, kann sogar bis auf über 80 Gigawatt steigen. Typischerweise kommt der Strom zur Deckung der Grundlast aus sogenannten Grundlastkraftwerken. 

Was sind Grundlastkraftwerke und grundlastfähige Kraftwerke?

Ein grundlastfähiges Kraftwerk ist nicht gleich einem Grundlastkraftwerk. Der Begriff Grundlastkraftwerk setzt eine technische Grundlastfähigkeit  - also die Fähigkeit rund um die Uhr Strom zu produzieren – sowie eine niedrige Menge an variablen Kosten und somit eine gewisse Rentabilität voraus. Die Grundlastfähigkeit bezieht sich hingegen rein auf das technische Kriterium. Folglich gelten manche erneuerbare Energiequellen wie Photovoltaik und Wind auf Grund ihrer wetterabhängigen, volatilen Stromeinspeisung nicht als grundlastfähig. Konventionelle Stromerzeugung durch die Verbrennung fossiler Energieträger wie beispielsweise Kohle, aber auch manche Erneuerbaren wie Laufwasserkraftwerke und Bioenergieanlagen sind hingegen als grundlastfähig definiert, da der Stromerzeugungsprozess dauerhaft ablaufen kann.

Die Grundlast und ihre aktuelle Ausgestaltung stehen vor zwei Herausforderungen im Zuge der Energiewende. Zum einen steigt der Anteil an volatilen, erneuerbaren Stromerzeugern im deutschen Energiemix. Dies hat Auswirkungen auf die Rentabilität der Grundlastkraftwerke und stellt das unflexible Konzept der grundlastorientierten Energieversorgung als solche in Frage. Zum anderen wird ein Anstieg des Stromverbrauchs und dadurch auch der Grundlast durch die Elektrifizierung weiterer Sektoren (wie Verkehr und Wärme) erwartet. 

Es stellen sich unweigerlich die Fragen, wie die Grundlast im zukünftigen Energiesystem gedeckt werden kann und ob ein Festhalten an dem starren Konzept der Grundlast überhaupt noch zum Energiesystem der Zukunft passt. 

Woher stammt aktuell der Strom zur Grundlastdeckung?

Betrachtet man die Hauptenergiequellen der Grundlastsicherung in Deutschland, wird der Konflikt zwischen Grundlastkraftwerken und der Energiewende ersichtlich. Erneuerbare Energien weisen andere Charakteristika auf als fossile Erzeuger, wodurch sich die Einordnung ersterer innerhalb des Konzepts der Grundlastfähigkeit schwieriger gestaltet. Gleichzeitig stellt sich die Frage, welche erneuerbaren Alternativen es zu den aktuellen Grundlastkraftwerken gibt. 

Grundlastkraftwerke in Deutschland    

Hauptsächlich wird die Grundlast in Deutschland durch Braunkohlekraftwerke, Atomkraftwerke und Laufwasserkraftwerke abgedeckt. Sie zeichnen sich durch hohe Investitons- und niedrige Betriebskosten aus und müssen, um wirtschaftlich zu sein, mit einer hohen Auslastung betrieben werden. Hinzu kommt die Bioenergie, die sehr konstant einspeist. In den letzten Jahren ist zudem zu beobachten, dass Braunkohlekraftwerke zunehmend strompreissensibler eingesetzt werden und daher nicht mehr durchgängig die Grundlast bedienen (müssen). 

Anteile der jeweiligen grundlastfähigen Kraftwerke an der Strom Einspeisung

Bis 2022 sollen alle Atomkraftwerken deaktiviert sein und auch der Kohleausstieg wurde im Januar 2020 endgültig per Gesetz festgelegt . Um die Klimaziele erreichen zu können, muss die Stromerzeugung emissionsfrei werden. Dies gilt auch für die Deckung der Grundlast, wo aktuell meist fossile Energieerzeuger zum Einsatz kommen. Doch was sind die Alternativen?

Brückentechnologie: Gaskraftwerke

Die Stromgewinnung durch Gaskraftwerke ist wesentlich emissionsärmer sowie flexibler als durch andere konventionelle Kraftwerke. Gaskraftwerke gelten daher als Brückentechnologie. Hinsichtlich der Grundlast stellen sie einen Sonderfall dar: Sie sind grundlastfähig, zählen jedoch nicht zu den Grundlastkraftwerken und werden wegen ihrer hohen variablen Kosten momentan eher im Bereich der Spitzenlast eingesetzt oder um kurzfristige Schwankungen im Stromnetz auszugleichen (Regelenergie). 

Regenerative Kraftwerke

Laufwasserkraftwerke sind aktuell bereits Grundlastkraftwerke, ebenso Biogasanlagen, Biomethan-BHKWs und Holzheizkraftwerke sowie Geothermiekraftwerke. On-Shore-Windkraftwerke sind in Deutschland nicht (oder nur zu einem geringen Anteil) grundlastfähig. Offshore-Windkraftanlagen hingegen weisen eine weitaus höhere Anzahl an Volllaststunden pro Jahr auf und gelten als nahezu grundlastfähig. Gemeinsam beträgt die installierte Leistung von Biomasse, Laufwasserkraftwerken und Geothermie in Deutschland im Jahr 2021 jedoch nur knapp 14,4 GW und ist damit deutlich unter der Grundlast in Deutschland.

Wie sichern die Erneuerbaren Energien die Grundlast?

Bei diesen Zahlen ist klar: Zusätzlich zu Biomasse, Wasserkraft und Geothermie sowie – je nach Standpunkt – Offshore-Windkraft werden weitere Quellen zur Deckung der Grundlast benötigt werden.

Wind und Sonne verhalten sich in vielen Fällen komplementär zueinander und stützen sich somit gegenseitig. Dies ist sowohl im Tages- als auch im Jahresverlauf zu beobachten. Stark vereinfacht bedeutet dies, dass im Winter und nachts die Windkraft mehr einspeist und im Sommer und um die Mittagszeit Solar.  

Sonnen- und Windenergie verhalten sich über das Jahr oftmals komplementär zueinander.

Dennoch sind diese Energiequellen wetterbedingt nicht immer vorhersehbar. Sie fluktuieren und der oben beschriebene Regelfall ist nicht immer vorhanden. Eine Deckung des Strombedarfs wird in Zukunft aus dem Zusammenspiel vieler kleinerer Akteure geregelt werden, die flexibel dann einspringen, wenn die fluktuierenden Erneuerbaren die Stromnachfrage nicht decken. Dazu gehören beispielsweise Speichermedien, Power-to-X-Anlagen, das Nutzen des Potenzials der E-Mobilität, neue Erkenntnisse der Energiemeteorologie und eine aktivere Rolle von Verbrauchern kombiniert mit einem nationalen und internationalen Ausbau der Netze, um von geografischen Ausgleichseffekten zu profitieren. In unserem Beitrag zur Dunkelflaute gehen wir genauer auf diese Potenziale ein. 

Ferner wird das Konzept der starren Grundlast als solches diskutiert und ob diesem nicht zu viel Relevanz zugeschrieben wird.

Ist das Konzept der Grundlast überholt?

In der Debatte um die Grundlast und Grundlastkraftwerke stellt sich die Frage, ob die Vorstellung von Kraftwerken, die konstant und unabhängig von Angebot und Nachfrage Strom produzieren und in das Netz einspeisen nicht veraltet ist und die Energiewende hemmt. Problematisch ist dies beispielsweise, wenn Erneuerbare-Energie-Anlagen abgeregelt werden, da die Nachfrage durch die meist konventionellen Grundlastkraftwerke bereits gedeckt ist. Und dies trotz Einspeisevorrang. Im Jahr 2020 wurden beispielsweise 6.146 Gigawattstunden (GWh) erneuerbarer Strom abgeregelt.

So titelt der Deutschlandfunk bereits 2011 „Grundlast ist altes Denken“ und zitiert damit Marcel Keiffenheim von Greenpeace Energy. Auch der Sachverständigenrat für Umweltfragen sieht in der grundlastorientierten Energieversorgung ein Hemmnis für die Energiewende. Statt einer starren Einspeisung braucht es flexibel und schnell reagierende Kapazitäten, die sich an die Einspeisung der Erneuerbaren anpassen und nicht andersherum. Die Frage ist viel mehr, ob die Erneuerbaren die Versorgungssicherheit gewährleisten können und nicht ob sie die Grundlast, die ein Konzept der alten konventionellen Energiewirtschaft ist, decken können.