Residuallast: Warum sie für die Energiewende so wichtig ist

Der Strommix in Deutschland setzt sich aus verschiedenen Energiequellen zusammen, darunter Erneuerbare, Kohle, Gas und andere. Unter Residuallast (oder Restlast) versteht man die Stromnachfrage, die nach Abzug der eingespeisten Windkraft und Sonnenenergie übrig ist. Dieser Restbedarf wird dann aus anderen Quellen gedeckt. Zu einem Großteil sind das (noch) konventionelle Energien.

Die Residuallast in Deutschland berechnet sich aus der Stromnachfrage und dem Angebot an Solar- und Windstrom. Das lässt sich mit einer einfachen Formel darstellen: 

Vielleicht fragst du dich jetzt, warum bei der Definition der Residuallast nur Wind- und Solarkraft berücksichtigt werden, nicht aber andere erneuerbare Energien wie etwa Biomasse oder Erdwärme. Das hängt damit zusammen, dass die Erträge von Wind und Sonne naturgemäß schwanken und damit die Residuallast stark beeinflussen. Sie sind mit Abstand die wichtigsten erneuerbaren Energieträger, gleichzeitig aber nur schwer regelbar. Man nennt sie deshalb auch fluktuierende erneuerbare Energien. 

Biomasse und Erdwärme hingegen sind in der Regel steuerbare Energiequellen. Sie können relativ konstant Strom erzeugen und bei Bedarf flexibel eingesetzt werden. Daher zählen sie nicht zu den fluktuierenden Energien, die direkt in die Berechnung der Residuallast einfließen.

Im Idealfall ist die Residuallast gleich Null – dann ließe sich der komplette Energiebedarf mit sauberem Strom decken. Dazu müsste die Stromnachfrage aber exakt mit dem grünen Stromangebot übereinstimmen, wie unsere Formel zeigt.

Tatsächlich aber ändert sich die Residuallast laufend. Das hat vor allem zwei Ursachen: 

1. Zum einen liegt das am schwankenden Stromangebot aus den fluktuierenden Erneuerbaren. Nicht immer scheint die Sonne oder weht der Wind. 

2. Aber auch die Stromnachfrage variiert. Im Winter verbrauchen wir mehr Strom als im Sommer, tagsüber mehr als nachts. Es gibt viele Faktoren, zum Beispiel auch die wachsende Zahl an Elektrofahrzeugen.

Je nach Angebot und Nachfrage kommt es dann zu zwei Szenarien: Reicht die vorhandene Wind- und Sonnenenergie nicht, um den gesamten Strombedarf zu decken, spricht man von einer positiven Residuallast. Bei einer negativen Residuallast gibt es hingegen einen Überschuss an Wind- und Sonnenstrom. 

Gut zu wissen: In vielen Fällen reicht die verfügbare Wind- und Sonnenenergie heute schon, um den gesamten Strombedarf im Land zu decken. Nur ein Beispiel: Am 6. Juli 2024 lag die Stromnachfrage zwischen 11 und 12 Uhr bei 51.476 MWh, die Residuallast bei -316 MWh. An jenem Sommersamstag wurde also mehr Wind- und Solarstrom produziert als nötig.

Stell dir das Stromnetz wie einen Bach vor, an dessen Ufer viele Mühlräder stehen. Fehlt es an Wasser, kommen die Mühlräder nicht in Schwung. Verwandelt sich der Bach aber in einen reißenden Strom, drohen die Wasserfluten die Mühlräder zu beschädigen – und im Zweifel auch alles Umliegende. 

Beim Stromnetz ist es ähnlich. Es muss immer stabil sein. Ein wichtiger Hebel dazu ist die sogenannte Regelenergie oder Regelleistung. Dabei handelt es sich um Stromreserven, auf die die Netzbetreiber zum Ausgleich von Schwankungen zurückgreifen können. Das sorgt dafür, dass die Netzfrequenz konstant bei 50 Hertz liegt. Die Netzfrequenz ist die Geschwindigkeit, mit der Strom durch das Stromnetz fließt. Sie wird in Hertz gemessen. Ist die Frequenz zu niedrig, fehlt Strom im Netz. Ist sie zu hoch, gibt es zu viel davon. Beides würde ohne entsprechendes Gegensteuern zu erheblichen Problemen führen. 

Kommt es zur positiven Residuallast, müssen andere Energiequellen den Restbedarf decken.

Derzeit reicht die Kapazität der Speicher in den Kraftwerken dazu noch nicht. Es zeichnet sich aktuell jedoch ab, dass es schon bald deutlich mehr solcher Großspeicher in Deutschland geben könnte. Nach Aussage der vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber liegen bei diesen (Stand: Dezember 2024) Anschlussbegehren für Großspeicher mit einer kumulierten Leistung von rund 161 Gigawatt vor. Das entspräche mehr als dem Hundertfachen der aktuell tatsächlich installierten Leistung von lediglich 1,5 Gigawatt und untermauert die immer größere Wirtschaftlichkeit von Speichern.  

Herrscht dagegen ein Überangebot an Wind- und Solarstrom (negative Residuallast), kann überschüssiger Strom exportiert werden. Dazu gibt es in Europa ein länderübergreifendes Stromnetz, das weiter ausgebaut werden soll. Das hilft etwa auch dabei, Problemen wie Dunkelflauten zu begegnen. Wenn beispielsweise in Deutschland eine Windflaute herrscht, unsere nordischen Nachbarn jedoch situativ zu viel Windenergie produzieren, können sie unsere Flaute damit ausgleichen – und andersherum.

Eine weitere Möglichkeit besteht auch in diesem Fall darin, Strom zu speichern – zum Beispiel mit Batteriesystemen oder in Pumpkraftwerken. Auch letztere fungieren wie eine Art Batterie im Energiesystem: Sie nutzen Wasserkraft, um überschüssigen Strom in Form von potenzieller Energie zu speichern.

Lässt sich die Überproduktion auf diese Weise nicht ausgleichen, können die Netzbetreiber auch in die Stromproduktion eingreifen. Dann stehen zum Beispiel mancherorts die Windräder still. Künftig will man das aber vermeiden. Stattdessen soll überschüssiger Strom zur Produktion von grünem Wasserstoff genutzt werden – oder eben in neuen Speichersystemen zwischengelagert werden.

Schon heute stammt mehr als die Hälfte des produzierten Stroms in Deutschland aus erneuerbaren Energien. Im Jahr 2000 waren es gerade mal sechs Prozent. Unser Strom wird also sauberer und wir sind weniger abhängig von fossilen Energieträgern und damit auch den Staaten, die diese exportieren. Das ist eine gute Nachricht für Klima und Umwelt. Und es ist erst der Anfang: Das Erneuerbare-Energien-Gesetz sieht vor, dass der Anteil der Erneuerbaren bis 2030 auf mindestens 80 Prozent steigen soll. Die Residuallast sinkt also. Gleichzeitig ist vermehrt mit Schwankungen und Überschüssen zu rechnen. 

Mehr Strom aus Wind und Sonne: Das ist also auch eine Herausforderung für die Energiewelt. Bei der künftigen Energieversorgung spielen deshalb nicht nur der Staat, große Energieversorger oder die Netzbetreiber eine Rolle. Unternehmen, Kommunen, private Haushalte – sie alle können sich aktiv an der Energiewende beteiligen. Fachleute sprechen deshalb auch von einer Demokratisierung oder Liberalisierung des Strommarkts.

Beim Demand Side Management etwa verwalten Unternehmen und Privathaushalte auf der Nachfrageseite („Demand Side“) das schwankende Angebot an Wind und Sonne. Dazu nutzen sie Strom vor allem dann, wenn viel davon vorhanden ist. Im Klartext heißt das: Stromverbrauch rauf, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Dann ist der Strom auch besonders günstig. 

Bislang setzen vor allem Unternehmen mit einem hohen Energiebedarf auf Demand Side Management. Aber auch immer mehr Privathaushalte profitieren davon. Wenn du zum Beispiel eine Photovoltaik-Anlage in Verbindung mit einem Stromspeicher und intelligentem Energiemanagement sowie dynamischem Stromtarif betreibst, kannst du einen erheblichen Teil deines Energieverbrauchs in Zeiten legen, in denen viel günstiger Solarstrom vorhanden ist. 

Ein weiterer zentraler Baustein für die künftige Energieversorgung sind virtuelle Kraftwerke. Das sind Netzwerke aus dezentralen Energieerzeugern, die über ein gemeinsames, smartes Leitsystem gesteuert werden. Solche Stromerzeuger sind zum Beispiel Blockheizkraftwerke, Biogasanlagen oder Windkraftanlagen – aber auch Zusammenschlüsse von Solaranlagen oder Stromspeichern von Privathaushalten. 

Der Clou: Durch die Vernetzung lässt sich die Stromproduktion flexibel steuern und der Strombedarf in Echtzeit decken. Getreu dem Motto „Gemeinsam sind wir stark“ fangen virtuelle Kraftwerke Schwankungen im Stromnetz auf und tragen so zu einer sicheren Energieversorgung bei. Ziel ist es aber auch, den im Verbund erzeugten Strom zu vermarkten.