Ein Kraftwerk wird als schwarzstartfähig bezeichnet, wenn dieses im Falle eines Ausfalls des Stromnetzes vollkommen selbstständig, also ohne zugeführte Spannungsvorgabe von außen, wieder angefahren werden kann.
Der sichere und zuverlässige Betrieb des Elektrizitätsversorgungsystems und damit einer sicheren Energieversorgung liegt in der Verantwortung der Verteilnetzbetreiber und Übertragungsnetzbetreiber. Zusätzlich halten die Übertragungsnetzbetreiber europaweit Maßnahmen vor, um in kritischen Situationen einen Netzzusammenbruch zu verhindern. Trotz all dieser Sicherungsmaßnahmen kann es in Extremfällen zu einem (Teil-) Zusammenbruch des elektrischen Versorgungsnetzes kommen („Stromausfall“). In diesem Fall koordinieren die Netzbetreiber den Netzwiederaufbau mithilfe schwarzstartfähiger Kraftwerke.
Im Falle einer Großstörung liegt die koordinierende Verantwortung überregional beim Übertragungsnetzbetreiber. Die Übertragungsnetzbetreiber sind verpflichtet, Netzwiederaufbaupläne vorzuhalten, diese regelmäßig auf Aktualität und Funktion zu prüfen und mit den angeschlossenen Netz- sowie den relevanten Anlagenbetreibern abzustimmen. Der Netzwiederaufbau beginnt mit Erzeugern, welche die notwendige Regelfähigkeit haben, aus der Leitstelle der Netzbetreiber eingesetzt werden können und somit die technischen Voraussetzungen für die schnellstmögliche Wiederversorgung erfüllen. Das sind heute überwiegend Großkraftwerke, wie Gas oder Wasserkraft. Der Einsatz von erneuerbaren Energien erfolgt im weiteren Verlauf des Netzwiederaufbaus in Abhängigkeit der heute hauptsächlich durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellten verfügbaren Regelleistungen. Zudem werden im weiteren Verlauf des Netzwiederaufbaus sukzessive Stromverbraucher zugeschaltet und so das Stromnetz Stück für Stück wieder aufgebaut. Dabei muss die Netzfrequenz stets stabil gehalten werden. Der Netzbetreiber koordiniert bis zur vollständigen Wiederherstellung des Normalzustandes das Zusammenspiel aus Stromproduktion und Stromverbrauch.
Deutschlandweit existieren aktuell 174 schwarzstartfähige Anlagen, die über eine Nennleistung von mindestens 10 MW verfügen. Teilweise werden diese als Netzreserve für den Schwarzfall vorgehalten, befinden sich also auf Abruf, oder sie sind aktiv und produzieren auch für den Normalfall Strom. Von diesen 174 schwarzstartfähigen Anlagen haben lediglich 26 tatsächlich eine vertragliche Übereinkunft mit den ÜNBs für einen Netzwiederaufbau. Bei den meisten dieser Anlagen handelt es sich um Wasserkraftwerke. Zudem kommen auch Erdgaskraftwerke zum Einsatz. Allerdings benötigen auch diese schwarzstartfähigen konventionellen Kraftwerke sowie Wasserkraftkraftwerke einen geringen Bedarf an Startenergie (Pumpspeicherkraftwerke z.B. zur Ansteuerung der Stellmotoren, um den Wasserdurchfluss zu regeln), welcher beispielsweise durch lokale Batterien bereitgestellt wird. Die wichtigste Aufgabe der schwarzstartfähigen Anlagen besteht jedoch darin, die thermischen Kraftwerke mit dem nötigen Startstrom zu versorgen, um den Netzbetrieb wieder aufnehmen zu können. So werden beispielsweise an Standorten von konventionellen Großerzeugern zudem Gasturbinen zur Schwarzstartfähigkeit vorgehalten.
Durch die Transformation des Energiesystems im Rahmen der Energiewende wird der Netzwiederaufbau in den kommenden Jahren Veränderungen ausgesetzt sein. Zum einen werden vermehrt konventionelle Erzeugungsanlagen unter Rentabilitätsdruck geraten und aus dem Netz gehen. Sollten solche schwarzstartfähigen konventionellen Kraftwerke allein für die Schwarzstartfähigkeit am Netz gehalten werden, könnten die Kosten für das Gesamtsystem steigen. Ein Markt für Schwarzstartfähigkeit sollte so gestaltet sein, dass eine Anlage nur dann für die Schwarzstartfähigkeit am Netz bleibt, wenn sie auch weiterhin die wirtschaftlichste Option zur Erfüllung des gegebenen Sicherheitsniveaus darstellt. Durch diese Veränderungen im Zuge der Energiewende entstehen Chancen für den Netzwiederaufbau - beispielsweise durch die Einbindung neuer Akteure und Anlagentypen für den Schwarzstart.
Zusätzlich müssen diese neuen Anlagentypen in der Lage sein, den freiwerdenden Bedarf an geforderter Regelleistung zu decken. Denn für das schrittweise Zuschalten von Erzeugern und Verbrauchern während des Netzwiederaufbaus wird Regelenergie benötigt. Ist diese nicht ist in hinreichender Menge vorhanden, verlangsamt sich der Netzwiederaufbau. Da diese Regelleistung aktuell zu einem großen Teil durch konventionelle Großkraftwerke wie Gaskraftwerke zur Verfügung gestellt wird, bestehet in naher Zukunft auch hier die Möglichkeit für neue Akteure, diese Rolle zu übernehmen.
Energiespeicher generell und besonders Batteriegroßspeicher bieten sich daher als natürliche Alternative an: Sie sind von geographischen Gegebenheiten unabhängig einsetzbar, brauchen also beispielsweise kein Gefälle wie ein Pumpspeicherkraftwerk und sie können auf “Knopfdruck” in Sekundenschnelle große Energiemengen liefern. Durch ihre Multifunktionalität sind Batteriegroßspeicher sowohl in der Lage Schwarzstartfähigkeit als auch Regelenergie bereit zu stellen und können somit einen entscheidenden Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten. Zudem stellen Batteriegroßspeicher eine nachhaltige Alternative zur Schwarzstartversorgung dar: Schließlich kommt so auch gespeicherte Solar- und Windenergie beim Schwarzstart zum Einsatz. Dadurch wird es möglich, die gesamte Bandbreite der Erneuerbaren Energien auch zur Netzstabilisierung und Netzwiederherstellung einzusetzen. Batteriegroßspeicher können als schwarzstartfähige Technologie die entstehenden Lücken bei schwarzstartfähigen Kraftwerken, welche durch das Verschwinden konventioneller Kraftwerke entstehen, ideal ersetzen.
Die Marktgröße lässt sich anhand der mit der Schwarzstartfähigkeit assoziierten Kosten im Monitoringbericht der BNetzA abschätzen. Im Jahr 2018 beliefen sich diese auf 7,4 Millionen Euro. Laut der Studie zu Aspekten der elektrischen Systemstabilität im deutschen Übertragungsnetz bis 2023 (RWTH Aachen, 2015) waren im Jahr 2019 bei einem Potenzial von über 10 GW schwarzstartfähiger Kraftwerksleistung 4,6 GW vertraglich gebunden. Laut Aussagen der Übertragungsnetzbetreiber und Bundesregierung (gemäß der Drucksache 19/16714, 2020) öffentlich bestätigt, sind aktuell 26 Anlagen, vorwiegend Pumpspeicher- und Erdgas-Kraftwerke, vereinzelt auch Steinkohlekraftwerke, durch die Übertragungsnetzbetreiber kontrahiert. Insgesamt gibt es 174 schwarzstartfähige Anlagen, von denen aber der Großteil vergleichsweise kleine Leistungen aufweist. In Abstimmung mit den Übertragungsnetzbetreibern werden weitere Anlagen durch die Verteilnetzbetreiber für eigene Anwendungsfälle wie beispielsweise den Wiederaufbau der Versorgung kritischer Infrastruktur vorgehalten. Die Kosten für letztere werden über die Verteilnetzentgelte abgewälzt, da die Anlagen nicht beim regelzonenweiten Wiederaufbau berücksichtigt werden.
Zukünftig soll ein neues Beschaffungskonzept für die Systemdienstleistung Schwarzstartfähigkeit in Deutschland erarbeitet werden. Dies erfolgt vor dem Hintergrund der Richtlinie (EU) 2019/944 (Strommarkt-RL), die die marktgestützte, transparente und nicht diskriminierende Beschaffung von nicht-frequenzgebundenen Systemdienstleistungen (NF-SDL) fordert. Schwarzstartfähigkeit wird heute über bilaterale Verhandlungen und Verträge beschafft. Somit geht es vor allem um Verbesserungen in Bezug auf Transparenz und Nicht-Diskriminierung. Gleichzeitig soll mit einem neuen Beschaffungskonzept eine Verbesserung zum Status quo erzielt werden, insbesondere in Bezug auf Anreize für Innovation und Investitionen.
Ein solches Beschaffungskonzept bietet Großbatteriespeichern die Chance auf Teilnahme an diesem für die Versorgungssicherheit wichtigen Markt. So könnte Schwarzstartfähigkeit beispielsweise nach einer technisch bedingten regionalen Differenzierung in einem standardisierten Verfahren ausgeschrieben werden. An diesen Ausschreibungen sollten alle Anlagen, welche die Mindestanforderungen für Schwarzstartanlagen erfüllen, teilnehmen können und nach Abwägung von Preis sowie des technischen und systemischen Nutzens den Zuschlag erhalten. Ein solches Verfahren sowie die oben beschriebenen Implikationen durch die Transformation zu einer nachhaltigen Energieversorgung werden die Marktentwicklung sowie einen aktiven Wettbewerb unter allen Anbietern von Schwarzstartfähigkeit fördern. Um die Versorgungssicherheit langfristig aufrechterhalten zu können, benötigen die Netzbetreiber außerdem Planungssicherheit in Bezug auf die zur Verfügung stehenden Schwarzstartanlagen. Für Großbatteriespeicher ergibt sich dadurch die Möglichkeit zum Abschluss mehrjähriger Verträge und somit gesicherter Erlöse im Rahmen einer Multi-Use-Strategie.
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