Do wind and solar curtail at negative electricity prices? Incentives and evidence across two decades of German renewable support schemes
Dit artikel analyseert twee decennia aan Duitse regelingen voor hernieuwbare energie om aan te tonen dat huidige prikkels er vaak niet in slagen om wind- en zonne-energieopwekkers aan te moedigen de productie te beperken tijdens negatieve elektriciteitsprijzen, wat de subsidiekosten opdrijft en de netstabiliteit bemoeilijkt, hetgeen beleidshervormingen noodzakelijk maakt om ervoor te zorgen dat hernieuwbare energie reageert op marktsignalen.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
In de moderne wereld van elektriciteit is het elektriciteitsnet een delicaat evenwichtsbalkje. Elektriciteitscentrales moeten precies evenveel energie opwekken als mensen op elk gegeven moment gebruiken. Wanneer er te veel elektriciteit is, kan het systeem instabiel worden; wanneer er te weinig is, gaan de lichten uit. Decennialang was de oplossing voor een overschot aan vermogen eenvoudig: de grote machines die kolen of gas verbranden, minder hard laten draaien. Maar naarmate landen als Duitsland duizenden windturbines en zonnepanelen hebben gebouwd, is er een nieuw probleem ontstaan. Op zeer winderige of zonnige dagen kunnen deze hernieuwbare bronnen meer elektriciteit produceren dan nodig is. Omdat wind en zon geen brandstofkosten hebben, worden ze vaak als eerste ingezet, maar ze kunnen niet altijd gemakkelijk worden uitgezet als de regels van de markt hen voorschrijven om te blijven draaien. Dit creëert een situatie waarin de elektriciteitsprijs zo laag kan dalen dat deze negatief wordt, wat betekent dat producenten zelfs moeten betalen om van hun stroom af te komen. De vraag die ingenieurs en economen bezighoudt, is of deze hernieuwbare generatoren simpelweg zullen stoppen met produceren wanneer de prijs negatief wordt, of dat ze het elektriciteitsnet zullen blijven overspoelen met stroom die niemand wil.
Een onderzoeker onder leiding van Lion Hirth zette zich erin om deze vraag te beantwoorden door naar de afgelopen twintig jaar van de Duitse energiegeschiedenis te kijken. Ze wilden twee specifieke dingen begrijpen: eerst, of de geldende financiële regels en subsidies er daadwerkelijk voor zorgden dat wind- en zonneparken een reden hadden om de productie te staken wanneer de prijzen onder nul zakten; en tweede, of de parken ook daadwerkelijk stopten wanneer zij die reden hadden. Om dit te doen, keek de onderzoeker niet alleen naar wat er gebeurde; ze bouwde een gedetailleerde, uur-tot-uur kaart van wat er had moeten gebeuren op basis van de complexe wetten die elke individuele windturbine en elk zonnepaneel in het land beheersen. Vervolgens vergeleken ze deze theoretische kaart met een nieuwe, zeer nauwkeurige schatting van hoeveel energie er daadwerkelijk werd verspild, afgeleid van weergegevens en netgegevens.
De studie onthult een verhaal van twee verschillende technologieën die op tegenovergestelde manieren reageren. Voor windenergie zijn de financiële regels in de loop der tijd veranderd om de windparken gevoeliger te maken voor marktprijzen. Tegen 2025, toen de elektriciteitsprijzen tot diep negatieve niveaus daalden, specifiek onder de min 50 euro per megawattuur, had bijna elk windpark in Duitsland een financiële prikkel om de productie te staken. De rekensom was duidelijk: het zou winstgevender zijn geweest om te stoppen dan om door te gaan met genereren en een boete te betalen. Toch, toen de onderzoeker naar de werkelijke gegevens keek, bleek dat slechts ongeveer de helft van de windparken daadwerkelijk uitschakelde. De andere helft bleef draaien, negeerde het prijssignaal en bleef stroom produceren die het net niet nodig had.
Zonne-energie vertelt een ander, en wellicht koppiger, verhaal. Omdat een groot deel van de Duitse zonnepanelen bestaat uit kleine daksystemen die hun stroom tegen een vaste, gegarandeerde prijs terugverkopen aan het net, zijn zij volledig afgeschermd van de wilde schommelingen van de groothandelmarkt. Voor deze systemen is de elektriciteitsprijs die naar negatieve getallen daalt irrelevant; ze krijgen hetzelfde bedrag betaald, ongeacht de prijs. De onderzoeker vond dat bijna twee derde van alle zonne-energiepotentieel geen enkele prikkel had om de productie te staken, zelfs niet toen de prijzen diep negatief waren. Van de resterende zonneparken die wel blootstonden aan de marktprijzen, schakelde slechts een klein deel hun output bij. In totaal werd, wanneer de prijzen diep negatief waren, slechts ongeveer 9 procent van de potentiële zonne-energie daadwerkelijk uitgeschakeld, terwijl de grote meerderheid gewoon op het net bleef stromen.
Deze mismatch tussen wat de marktsignalen aangeven en wat de generatoren doen, heeft ernstige gevolgen. Wanneer wind- en zonneparken blijven produceren tijdens tijden van negatieve prijzen, dwingen ze het net om overtollige energie te absorberen die het niet kan gebruiken. Dit maakt de fysieke taak om het licht aan te houden veel moeilijker en gevaarlijker voor netbeheerders. Bovendien, omdat veel van deze generatoren nog steeds subsidies ontvangen voor elke geproduceerde kilowattuur, betaalt het publiek uiteindelijk voor elektriciteit die in essentie wordt weggegooid. De onderzoeker berekende dat dit gebrek aan reactievermogen het publiek en het systeem de afgelopen jaren miljarden euro's heeft gekost. De studie concludeert dat naarmate landen meer wind- en zonnecapaciteit bouwen, de huidige ondersteuningssystemen een last worden. Voor een elektriciteitsnet dat veilig en efficiënt blijft in een toekomst die gedomineerd wordt door hernieuwbare energie, moeten de generatoren zodanig worden ontworpen dat ze reageren op prijssignalen en bereid zijn te stoppen wanneer het systeem hen dat vraagt.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.