Weil der Wind unterschiedlich stark ist und die Sonne nicht jeden Tag scheint ergeben sich Schwankungen bei der Einspeisung von Strom, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wurde. Hinzu kommt: Strom wird heute verhältnismäßig nah an den Zentren erzeugt, in denen der größte Teil verbraucht wird. In Zukunft wird die Stromerzeugung auf See und in den Küstenregionen deutlich zunehmen. Zusätzlich werden viele dezentrale Erzeugungsanlagen, etwa Photovoltaik und Biomasse, Strom ins Netz einspeisen. Das heißt: Strom muss weiter als bisher transportiert werden. Aufgrund seiner geographischen Lage wird Deutschland zudem stärker am Stromaustausch in Europa teilnehmen.

Energieforschung

Das Zusammenspiel ganz unterschiedlicher Energiequellen, der verlustarme Stromtransport, Energiesparmaßnehmen etc. lassen sich nur mit verstärkter Forschung und Entwicklung vorantreiben. Dazu gehört die Grundlagenforschung ebenso wie die Technologieentwicklung, die neue Techniken marktreif und damit für die Menschen nutzbar macht. Die Bundesregierung hat 2011 ein umfassendes Energieforschungsprogramm für die Zeit bis 2020 beschlossen. Schwerpunkte sind:

• Erneuerbare Energien,
• Energieeffizienz, 
• Energiespeichertechnologien und Netztechnik,
• Integration der erneuerbaren Energien in die Energieversorgung.

Netzinfrastruktur wird ausgebaut

Um die größeren Mengen an Ökostrom, insbesondere Windenergie auf See, sicher einspeisen und verlustarm transportieren zu können, braucht Deutschland die weitere Entwicklung des bestehenden Netzes, aber auch innovative Netztechnologien wie beispielsweise die sogenannten „Stromautobahnen“ (Overlay-Leitungen), die den Strom verlustarm über weite Strecken transportieren können.

Bereits Anfang 2011 beschlossen Bundestag und Bundesrat eine Änderung des Energieleitungsausbaugesetzes (EnLAG). Die Änderung vereinfacht und beschleunigt Planungs- und Genehmigungsverfahren der vier vom EnLAG vorgesehenen Erdkabel-Pilotprojekte. Hierzu werden Verwaltungszuständigkeiten klargestellt. Kernpunkt des EnLAG ist es, die Planungs- und Genehmigungsverfahren für den Bau von 24 wichtigen Leitungsausbau-Projekten zu beschleunigen.

Im Februar 2011 nahm die Plattform "Zukunftsfähige Netze" im Bundeswirtschaftsministerium ihre Arbeit auf. Sie ist eine Maßnahme aus dem 10-Punkte-Sofortprogramm und bildet den zentralen Baustein, um den Nationalen Pakt für neue Netze mit Leben zu füllen.

Intelligente Netze helfen, Energie effizient zu nutzen

Künftig soll sich die Energienachfrage stärker an das Angebot anpassen. Geräte, die nicht zu einem bestimmten Zeitpunkt am Netz sein müssen, können günstigere Zeiten wählen. Es soll stets auch nur so viel Strom produziert werden, wie gerade gebraucht wird. Dafür werden moderne, intelligente Netze und geeignete Anreize in den Stromtarifen benötigt.

"Internet der Energie"

Moderne Kommunikations- und Informationstechnik wird künftig alle Komponenten des Energiesystems intelligent miteinander vernetzen: Stromerzeuger, Speicher, Verbraucher und das Stromnetz. Wichtiger Teil dieser intelligenten Stromnetze sind Stromzähler, mit denen jeder seinen Verbrauch besser an die schwankende Ökostromerzeugung anpassen kann. Diese Zähler sollen schnell auf den Markt kommen.

Gesteuert durch ein Netz von zentralen und dezentralen Rechnern, kann man stromverbrauchende Endgeräte auf diese Weise dann einschalten, wenn überschüssiger und damit besonders kostengünstiger Strom zur Verfügung steht.

Sechs Modellprojekte: Seit Dezember 2008 entwickeln und erproben sechs Modellregionen die Kernelemente für ein Internet der Energie. Zum Beispiel:

• Ein E-Energy-Marktplatz in Cuxhaven: Ein Kühlhaus kann bei Starkwind weiter als üblich herunter gekühlt werden. Diese Kühlreserven nutzt das Kühlhaus dann, wenn bei einer kurzfristigen Flaute das Stromangebot sinkt.
• Das E-Energy-Modellhaus der Modellregion Baden-Württemberg erzeugt Energie auf dem Dach oder im Kleinst-Blockheizkraftwerk im Keller. Die Hausgeräte sind elektronisch miteinander verbunden. Das Elektroauto in der Garage lässt sich laden, wenn das Kleinst-Kraftwerk mehr Strom erzeugt, als das Netz aufnehmen kann.

Speicherkapazitäten werden ausgebaut

Stets muss genauso viel Strom produziert werden, wie nachgefragt wird. Immer müssen Nachfrage und Angebot genau ausgeglichen sein, damit es nicht zu Stromausfällen oder zu Überlastungen des Netzes kommt. Das ist schon mit konventionellen Kraftwerken nicht einfach. Mit der schwankenden Energie aus Wind und Sonne wird es aber noch schwieriger. Neben einer verbesserten Netzinfrastruktur helfen hier Energiespeicher. Sie können überproduzierten Strom speichern und bei Bedarf in das Netz einspeisen.

Bisher am weitesten verbreitet sind Pumpspeicherkraftwerke. Mit überschüssiger Energie pumpen sie Wasser in ein hochgelegenes Becken. Bei Angebotsengpässen stürzt das Wasser durch Rohrleitungen ins Tal und treibt dort Turbinen an, die Strom erzeugen.

Auch das gut speicherbare Biogas ist geeignet, die schwankende Stromerzeugung aus Wind und Sonne auszugleichen. Mit neuen gesetzlichen Regelungen verstärkt die Bundesregierung die finanziellen Anreize, Biogas in Starkwindzeiten zwischenzulagern, damit es bei Flaute als Energielieferant bereit steht.

Viele Speichertechnologien sind theoretisch bereits möglich, aber noch nicht alltagstauglich. Die Bundesregierung verstärkt daher die Erforschung neuer Speichertechnologien, um sie schneller zur Marktreife zu führen – etwa Druckluftspeicher, Wasserstoffspeicher und aus Wasserstoff hergestelltes Methan, Batterien für Elektrofahrzeuge.