Grundlastfähigkeit

Als Grundlastfähigkeit wird die Fähigkeit eines Kraftwerks bzw. von Kraftwerkstypen zur dauerhaften Bereitstellung von elektrischer Energie bezeichnet, ohne dass es dabei zu häufigen oder längere Unterbrechungen kommt.

Geschätzter Strombedarf über eine Woche in den Jahren 2012 und 2020 in Deutschland

Grundlastfähige Kraftwerke

Grundlastfähig sind alle Arten von konventionellen Wärmekraftwerken wie Kohlekraftwerke und Gaskraftwerke (inklusive GuD-Kraftwerke), sowie Kernkraftwerke. Ebenfalls grundlastfähig sind Biomasse- und Biogaskraftwerk, Geothermiekraftwerke und fast alle die Fließgeschwindigkeit von Flüssen nutzenden Wasserkraftwerke. Bedingt grundlastfähig sind Pumpspeicherkraftwerke, Wellenkraftwerke und solarthermische Kraftwerke mit integriertem Salzspeicher. Mit Installation eines Gasbrenners, mit dem der Heizwert von Brenngasen wie z. B. Methan oder Wasserstoff in die Anlage eingespeist werden kann, können Solarthermiekraftwerke auch vollständig grundlastfähig gemacht werden.

Photovoltaik- und Windkraftanlagen sind aufgrund ihrer dargebotsabhängigen und somit volatilen Einspeisung nicht grundlastfähig. Bei zunehmendem Anteil der Stromerzeugung hieraus sind daher in höherem Maße Speicherkraftwerke notwendig. Diese können dann sogar Mittellast- und Spitzenlast-Aufgaben übernehmen, was reine Grundlastkraftwerke nicht können.

Bedeutung

Mit der Transformation des Energiesystems hin zu einer nachhaltigeren Produktionsweise, auch als Energiewende bezeichnet, kommt es zu einem vermehrten Zubau der volatilen Einspeiser Wind- und Solarenergie. Zugleich muss zu jeder Zeit im Verbundsystem zur Wahrung der Versorgungssicherheit eine genügend große gesicherten Leistung verfügbar sein, um die verbleibende Residuallast decken zu können. Sofern die gesicherte Leistung nicht mittels ausreichend dimensionierter Speicherkraftwerke bereitgestellt werden kann, was aus Effizienzgründen erst für späte Phasen mit hohen Anteilen an erneuerbaren Energien am Strommix als erstrebenswert angesehen wird, muss diese durch grundlastfähige Kraftwerke bereitgestellt werden. Langfristig soll diese durch Biomasse- und Geothermiekraftwerke erfolgen, allerdings geht man davon aus, dass hierfür noch längere Zeit konventionelle Kraftwerke eingesetzt werden müssen. Als vielversprechende Brückentechnologie gilt der Einsatz von in Kraft-Wärme-Kopplung betriebenen Gaskraftwerken und Blockheizkraftwerken mit Wärmespeicher, um den stromgeführten Betrieb dieser Anlagen zu ermöglichen. Diese Kraftwerke sind einerseits gut regelbar und bieten somit technisch die nötige Flexibilität für einen Ausgleich der Schwankungen von Wind- und Solarenergie. Andererseits können sie im Laufe ihrer Betriebszeit durch einen Brennstoffwechsel von fossilem Erdgas auf Biogas und synthetisches Methan aus Power-to-Gas-Anlagen sukzessive auf erneuerbare Energiequellen umgestellt werden.

Abgrenzung zum Begriff Grundlastkraftwerk

→ Hauptartikel: Grundlast

Grundlastfähige Kraftwerke sind nicht zu verwechseln mit Grundlastkraftwerken. Während die Grundlastfähigkeit ein rein technisches Kriterium darstellt, ergibt sich die Eignung als Grundlastkraftwerk vor allem aus ökonomischen Aspekten, insbesondere der spezifischen Kostenstruktur (Merit-Order). Grundlastkraftwerke sind teuer in der Errichtung und weisen niedrige variable Betriebskosten (Brennstoffkosten) auf, weshalb sie möglichst durchgehend in Betrieb sind. Typische Grundlastkraftwerke sind demgemäß Kernkraftwerke und Braunkohlekraftwerke, an die aufgrund ihres Einsatzprofils auch keine Ansprüche an schnelle Regelbarkeit gestellt werden, und Wasserkraftwerke. Auch die Windkraft zählt – obwohl nicht grundlastfähig – aufgrund ihrer spezifischen Kostenstruktur mit sehr geringen Grenzkosten zu den Grundlastenergien. Gegensätzlich verhält es sich bei Gaskraftwerken. Diese sind zwar grundlastfähig, werden jedoch aufgrund ihrer hohen variablen Kosten bei zugleich niedrigen Kosten für ihre Errichtung nicht als Grundlastkraftwerke eingesetzt, sondern typischerweise zur Deckung der Spitzenlast.

Siehe auch

• Kraftwerksmanagement

Literatur

• Valentin Crastan, Elektrische Energieversorgung 2, Berlin – Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-19855-7.
• Klaus Heuck/Klaus-Dieter Dettmann/Detlef Schulz, Elektrische Energieversorgung. Erzeugung, Übertragung und elektrischer Energie für Studium und Praxis, 8. überarbeitete und aktualisierte Auflage, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0736-6.
• Panos Konstantin, Praxishandbuch Energiewirtschaft. Energieumwandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt. Berlin – Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-78591-0.

Einzelnachweise

1. Grundlast. RP-Energie-Lexikon. Abgerufen am 4. Juli 2020.
2. Bernhard Adler, Moderne Energiesysteme – ein Beitrag zur Energiewende. Berlin 2019, S. 7.
3. Harald Rapp, Energieversorgung im Wandel. Hoffnungen und Fakten zur Energiewende, Berlin 2012, S. 38–41.
4. Robert Carl Pietzcker et al.: Using the sun to decarbonize the power sector: The economic potential of photovoltaics and concentrating solar power. In: Applied Energy. Band 135, 2014, S. 704–720, doi:10.1016/j.apenergy.2014.08.011. 
5. Klaus Heuck/Klaus-Dieter Dettmann/Detlef Schulz, Elektrische Energieversorgung. Erzeugung, Übertragung und elektrischer Energie für Studium und Praxis, 8. überarbeitete und aktualisierte Auflage, Wiesbaden 2010, S. 61.
6. Vgl. Holger Rogall: 100%-Versorgung mit erneuerbaren Energien. Bedingungen für eine globale, nationale und kommunale Umsetzung. Marburg 2014, S. 180f.
7. Valentin Crastan, Elektrische Energieversorgung 2, Berlin - Heidelberg 2012, S. 77.
8. Valentin Crastan, Elektrische Energieversorgung 2, Berlin - Heidelberg 2012, S. 387.