Do wind and solar curtail at negative electricity prices? Incentives and evidence across two decades of German renewable support schemes
Diese Arbeit analysiert zwei Jahrzehnte deutscher Förderinstrumente für erneuerbare Energien und zeigt auf, dass aktuelle Anreize oft daran scheitern, Wind- und Solargeneratoren dazu zu bewegen, die Produktion bei negativen Strompreisen zu drosseln, wodurch die Subventionskosten aufgebläht werden und die Netzstabilität erschwert wird, was politische Reformen erforderlich macht, um sicherzustellen, dass Erneuerbare auf Marktsignale reagieren.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
In der modernen Welt der Elektrizität ist das Stromnetz ein empfindlicher Drahtseilakt. Kraftwerke müssen exakt so viel Energie erzeugen, wie die Menschen in jeder einzelnen Sekunde verbrauchen. Wenn zu viel Elektrizität vorhanden ist, kann das System instabil werden; wenn es zu wenig ist, gehen die Lichter aus. Jahrzehntelang war die Lösung für zu viel Strom einfach: Man drehte die großen Maschinen, die Kohle oder Gas verbrennen, etwas herunter. Doch während Länder wie Deutschland tausende Windturbinen und Solarmodule gebaut haben, ist ein neues Problem entstanden. An sehr windigen oder sonnigen Tagen können diese erneuerbaren Quellen mehr Elektrizität produzieren, als überhaupt benötigt wird. Da Wind und Sonne keine Brennstoffkosten haben, werden sie oft zuerst herangezogen, aber sie lassen sich nicht immer leicht abschalten, wenn die Marktregeln vorschreiben, dass sie weiterlaufen sollen. Dies führt zu einer Situation, in der der Strompreis so tief sinken kann, dass er negativ wird, was bedeutet, dass die Erzeuger tatsächlich bezahlen müssen, um ihren Strom loszuwerden. Die Frage, vor der Ingenieure und Ökonomen stehen, ist, ob diese regenerativen Erzeuger einfach aufhören werden zu produzieren, wenn der Preis ins Negative dreht, oder ob sie weiterhin den Strom in das Netz fluten, den niemand will.
Ein Forscher unter der Leitung von Lion Hirth machte sich daran, diese Frage zu beantworten, indem er die letzten zwanzig Jahre der deutschen Energiegeschichte untersuchte. Er wollte zwei spezifische Dinge verstehen: erstens, ob die geltenden Finanzregeln und Subventionen Wind- und Solarparks tatsächlich einen Grund gaben, die Produktion einzustellen, wenn die Preise unter Null fielen; und zweitens, ob die Anlagen tatsächlich aufhörten zu produzieren, wenn sie diesen Grund hatten. Um dies zu tun, betrachtete der Forscher nicht nur dessen, was geschah; er erstellte eine detaillierte, stündliche Karte dessen, was basierend auf den komplexen Gesetzen, die jede einzelne Windturbine und jedes einzelne Solarmodul im Land regeln, hätte passieren müssen. Er verglich diese theoretische Karte dann mit einer neuen, hochpräzisen Schätzung darüber, wie viel Strom tatsächlich verschwendet wurde, abgeleitet aus Wetterdaten und Netzprotokollen.
Die Studie offenbart die Geschichte zweier unterschiedlicher Technologien, die sich auf entgegengesetzte Weise verhalten. Für die Windkraft haben sich die Finanzregeln im Laufe der Zeit so verändert, dass die Anlagen sensibler auf Marktpreise reagieren. Bis zum Jahr 2025, als die Strompreise auf tief negative Niveaus fielen, spezifisch unter minus 50 Euro pro Megawattstunde, hatte fast jeder Windpark in Deutschland einen finanziellen Anreiz, die Produktion einzustellen. Die Mathematik war eindeutig: Es wäre profitabler gewesen, aufzuhören, als weiter zu erzeugen und die Strafe zu zahlen. Doch als der Forscher die tatsächlichen Daten untersuchte, stellte er fest, dass nur etwa die Hälfte der Windparks tatsächlich abschaltete. Die andere Hälfte drehte weiter, ignorierte das Preissignal und produzierte weiterhin Strom, den das Netz nicht benötigte.
Die Solarenergie erzählt eine andere, und vielleicht auch hartnäckigere Geschichte. Da ein großer Teil der deutschen Solaranlagen aus kleinen Dachanlagen besteht, die ihren Strom zu einem festen, garantierten Preis in das Netz einspeisen, sind sie vollständig vor den wilden Schwankungen des Großhandelsmarktes abgeschirmt. Für diese Systeme ist es irrelevant, ob der Strompreis in den negativen Bereich sinkt; sie erhalten den gleichen Betrag, unabhängig davon. Der Forscher fand heraus, dass fast zwei Drittel des gesamten Potenzials der Solargenerierung keinerlei Anreiz hatten, die Produktion einzustellen, selbst wenn die Preise tief negativ waren. Von den verbleibenden Solarparks, die den Marktpreisen ausgesetzt waren, drosselte nur ein kleiner Bruchteil ihre Leistung. Insgesamt wurden, als die Preise tief negativ waren, nur etwa 9 Prozent der potenziellen Solarkraft tatsächlich abgeschaltet, während die große Mehrheit weiterhin in das Netz floss.
Diese Diskrepanz zwischen den Marktsignalen und dem Verhalten der Erzeuger hat schwerwiegende Folgen. Wenn Wind- und Solarparks weiter produzieren, während die Preise negativ sind, zwingen sie das Netz dazu, überschüssige Energie aufzunehmen, die es nicht nutzen kann. Dies macht die physische Aufgabe, das Licht an der Wand zu halten, viel schwieriger und gefährlicher für die Netzbetreiber. Darüber hinaus entstehen Kosten für die Öffentlichkeit, da viele dieser Erzeuger immer noch für jede Kilowattstunde, die sie produzieren, Subventionen erhalten. Der Forscher berechnete, dass dieser Mangel an Reaktion der Öffentlichkeit und dem System in den letzten Jahren Milliarden von Euro gekostet hat. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass, während Länder weiterhin mehr Wind- und Solarkapazitäten ausbauen, die derzeitigen Unterstützungssysteme zu einer Belastung werden. Damit das Stromnetz in einer Zukunft, die von erneuerbaren Energien dominiert wird, sicher und effizient bleibt, müssen die Erzeuger so konzipiert sein, dass sie auf Preissignale reagieren und bereit sind, aufzuhören, wenn das System es ihnen sagt.
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