Regelleistung: So funktioniert die Stabilisierung des Stromnetzes

Regelleistung, auch Regelenergie genannt, bezeichnet Energie, die Netzbetreiber aktivieren können, um kurzfristige Schwankungen zwischen Stromerzeugung und -verbrauch auszugleichen. Diese Schwankungen können jederzeit entstehen. Gründe dafür sind etwa ein unvorhergesehenes Ereignis, zum Beispiel der plötzliche Ausfall eines Kraftwerks, oder massive Veränderungen beim Stromverbrauch. Die kommen mitunter beim Finale einer Fußball-Weltmeisterschaft vor, wenn ein sehr großer Teil der Menschheit vor dem Fernseher sitzt.

Die Regelleistung ist also eine Art Notfallreserve für das Stromnetz. Diese bereitzustellen, war lange Zeit Aufgabe von Gas- und Kohlekraftwerken. Weil nun aber immer mehr erneuerbare Energien ins Netz fließen, wird diese Funktion künftig zunehmend von virtuellen Kraftwerken übernommen – das sind Netzwerke aus dezentralen Energieerzeugern. Auch neuartige Batteriespeicher, Technologien wie Vehicle-to-Grid (V2G/V2X) und smarte Steuerungslösungen tragen immer stärker zur Netzstabilität bei.

Es gibt drei Arten von Regelleistung, die sich unter anderem darin unterscheiden, wann sie zum Einsatz kommen und wer die Energie dafür bereitstellt. Dieses dreistufige Sicherheitssystem lässt sich mit einem medizinischen Notfall vergleichen: Zuerst führen Ersthelfende schnelle Sofortmaßnahmen durch (Primärregelung), dann übernimmt der Rettungsdienst die gezielte Versorgung (Sekundärregelung) und schließlich erfolgt die längerfristige Behandlung (Minutenreserve). Diese Abstufung ist nötig, weil keine einzelne Technologie alle Anforderungen gleichzeitig erfüllen kann: Entweder reagiert sie sehr schnell, kann aber nur kurz durchhalten, oder sie braucht etwas Anlaufzeit, liefert dann aber länger stabil Energie.

Die Primärregelleistung (PRL), international als Frequency Containment Reserve (FCR) bekannt, ist das erste Sicherheitsnetz für unser Stromsystem. Sie greift vollautomatisch innerhalb von 30 Sekunden ein, sobald die Netzfrequenz vom Sollwert 50 Hertz abweicht. Die Primärregelleistung muss mindestens 15 Minuten bestehen können. Danach bzw. in der Zwischenzeit übernehmen die langsameren, aber dafür ausdauernderen Regelleistungsarten. 

Eine weitere Besonderheit der Primärregelleistung ist, dass sie über nationale Grenzen hinaus greift und innerhalb des Verbandes Europäischer Übertragungsnetzbetreiber ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity) bereitgestellt wird. Fällt die Netzfrequenz also zum Beispiel in Frankreich unter 50 Hertz, kann der Ausgleich auch aus dem deutschen Stromnetz kommen.

Die Sekundärregelleistung (SRL), international bezeichnet als Automatic Frequency Restoration Reserve (aFRR), kommt zum Einsatz, wenn die Primärregelleistung nicht ausreicht oder eine Störung länger andauert. Diese Art von Regelenergie muss innerhalb von fünf Minuten vollständig verfügbar sein. Im Gegensatz zur Primärregelleistung wird sie von den regionalen Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB) innerhalb Deutschlands zentral gesteuert. Dabei verteilt eine sogenannte Leitwarte die benötigte Energie an die Anbieter.

Die Minutenreserve (MRL), auch Tertiärregelleistung oder manual Frequency Restoration Reserves (mFRR) genannt, greift ein, wenn die Netzstörung länger andauert oder die Netzfrequenz deutlich unter 50 Hertz fällt und somit umfassendere Maßnahmen erforderlich sind. Sie wird innerhalb von 15 Minuten aktiviert und kann mit bis zu 60 Minuten deutlich länger im Einsatz bleiben als Primär- und Sekundärregelleistung. Anlagen, die Tertiärregelleistung bereitstellen, werden manuell vom zuständigen Übertragungsnetzbetreiber in der Region gesteuert.

Bislang sind es, wie schon erwähnt, vor allem fossil betriebene Gas- und Kohlekraftwerke, die den Großteil der Regelleistung bei uns bereitstellen. Diese Kraftwerke können ihre Leistung sehr gezielt anpassen und waren daher lange Zeit die erste Wahl für die Netzbetreiber. Mit dem Fortschritt der Energiewende wandelt sich das jedoch grundlegend: Immer mehr erneuerbare Energieanlagen und moderne Speichertechnologien machen sich bereit, diese wichtige Aufgabe zu übernehmen.

Virtuelle Kraftwerke spielen dabei eine Schlüsselrolle. Sie bündeln viele dezentrale Anlagen – wie Biogas-Blockheizkraftwerke, Wasserkraft- und Solaranlagen und Batteriespeicher – zu einem leistungsfähigen Verbund. Durch intelligente Steuerung und digitale Vernetzung können diese Anlagen flexibel auf Schwankungen reagieren. Sie sind zunehmend in der Lage, Regelleistung in allen drei Stufen – Primär-, Sekundär- und Tertiärregelleistung – bereitzustellen.

Speicherlösungen werden in Zukunft eine größere Rolle für die Regelleistung spielen. Ihre besondere Stärke liegt in ihrer Reaktionsgeschwindigkeit: Während konventionelle Kraftwerke mehrere Minuten brauchen, um ihre Leistung anzupassen, können Batteriespeicher innerhalb von Millisekunden reagieren. Das macht sie besonders wertvoll für die Primärregelleistung, bei der es auf schnelles Eingreifen ankommt.

Ein weiterer Vorteil: Batteriespeicher sind bidirektional, können also in beide Richtungen arbeiten. Sie nehmen überschüssigen Strom auf, wenn zu viel Energie im Netz ist, und speisen ihn wieder ein, wenn Bedarf besteht. Diese Flexibilität macht sie ideal für die Integration erneuerbarer Energien, deren Produktion mit dem Wetter schwankt. 

Mit sinkenden Batteriekosten und steigender Leistungsfähigkeit werden Batteriespeicher zunehmend attraktiver für die Stabilisierung der Stromversorgung. Auch kleinere Batteriespeicher, wie sie bereits in vielen Privathaushalten mit Solaranlage installiert sind, können als Teil virtueller Kraftwerke gebündelt zur Netzstabilität beitragen. 

Mit der Energie-Plattform Heartbeat AI von 1KOMMA5° wird dein Energiesystem zum aktiven Teil des intelligenten Stromnetzes der Zukunft – des Smart Grid: Die künstliche Intelligenz optimiert schon heute den Eigenverbrauch aus deiner Solaranlage und versorgt große Verbraucher wie Wärmepumpe und Wallbox. Dein System nutzt – in Kombination mit unserem dynamischen Stromtarif Dynamic Pulse – Netzschwankungen aus und bezieht automatisch dann Strom, wenn er am günstigsten ist. Normalerweise ist das dann der Fall, wenn durch Sonne und Wind besonders viel Strom zur Verfügung steht. So gleicht dein Energiesystem beispielsweise Überschüsse aus und trägt zur Stabilisierung des Stromnetzes bei. Ideal funktioniert das Ganze, wenn du deinen Solarstrom in einem eigenen Stromspeicher zwischenlagerst. 

Du profitierst von günstigen Strompreisen, während dein intelligentes Gesamtsystem einen Beitrag zu einem ausgeglichenen Stromnetz leistet.

Die Vehicle-to-Grid-Technologie (V2G) ist ein weiterer möglicher Baustein für die Netzstabilisierung. Die Idee dahinter: Elektroautos stehen durchschnittlich 23 Stunden am Tag – das sagt eine Zahl des bdew aus dem Jahr 2021. In dieser Zeit könnten ihre Batterien dem Stromnetz als flexible Speicher dienen. Moderne Elektroautos und Ladestationen können bidirektional laden, also Strom sowohl aufnehmen als auch wieder ans Netz abgeben. Sie sind somit in der Lage, Netzdienstleistungen zur Verfügung zu stellen – darunter fällt auch die Regelleistung. Intelligente Steuerungssysteme sorgen zudem dafür, dass immer genug Energie für deine nächste Fahrt zur Verfügung steht.

Das Potenzial ist enorm: Ein einzelnes Elektroauto verfügt heute typischerweise über eine Batteriekapazität zwischen 40 und 100 Kilowattstunden. Bei einer Million Elektrofahrzeugen ergibt sich daraus eine theoretische Speicherkapazität von 40 bis 100 Gigawattstunden. Natürlich steht nicht die gesamte Batteriekapazität für die Netzstabilisierung zur Verfügung, aber selbst ein kleiner Teil davon könnte einen wichtigen Beitrag leisten.

Die technischen Voraussetzungen für V2G existieren bereits. Die regulatorischen Rahmenbedingungen für diese Technologie werden derzeit geschaffen. Pilotprojekte zeigen: Batterien von E-Autos können nicht nur zu einem stabilen Netz beitragen, sondern auch zusätzliche Einnahmen für ihre Besitzerinnen und Besitzer generieren. Die Bereitstellung von Regelleistung zum Beispiel wird von den Netzbetreibern vergütet. Möglich ist auch eine Gewinnmarge, wenn Elektrofahrzeuge in Zeiten niedriger Preise Energie aufnehmen und bei hohen Preisen zurückspeisen.

Die fortschreitende Digitalisierung ist der Schlüssel für die Integration kleiner, dezentraler Anlagen in den Regelenergiemarkt. Moderne Steuerungstechnik und künstliche Intelligenz verwandeln das klassische Stromnetz in ein intelligentes System, das sich selbstständig stabilisiert.

Intelligente Systeme übernehmen auch die Koordination tausender Einzelanlagen, die sie zu virtuellen Kraftwerken zusammenfassen. Die Systeme berechnen in Echtzeit, welche Anlagen am besten zur Netzstabilisierung beitragen können, indem sie zum Beispiel Regelleistung bereitstellen. Dabei berücksichtigen sie nicht nur technische Faktoren, sondern auch wirtschaftliche Aspekte wie aktuelle Strompreise und Vergütungen.

Die Energiewende stellt unser Stromnetz vor neue Herausforderungen – doch die Lösungen dafür sind bereits vorhanden. Was früher große Kraftwerke leisteten, übernehmen künftig viele dezentrale Anlagen gemeinsam. Davon profitierst auch du: Deine Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher, deine Wärmepumpe oder dein Elektroauto können Teil dieser Lösung sein. Durch intelligente Vernetzung tragen sie zur Stabilität des Stromnetzes bei – und schaffen gleichzeitig neue Einnahmemöglichkeiten für dich. 

Digitale Lösungen sind dabei der Schlüssel zum Erfolg. KI-gesteuerte Energiemanagementsysteme optimieren nicht nur deinen eigenen Stromverbrauch, sondern helfen auch dabei, Regelleistung zu liefern und das gesamte Stromnetz stabil zu halten. Je mehr Haushalte auf erneuerbare Energien und intelligente Steuerung setzen, desto robuster und nachhaltiger wird unser Energiesystem.

Der Weg in die erneuerbare Zukunft ist klar: Mit moderner Technik und intelligenter Steuerung können wir die Energiewende umsetzen und die Versorgung sichern.