Wissensbereich
Dynamischer Stromtarif
Wie funktioniert ein dynamischer Stromtarif?
Mit einem dynamischen Stromtarif ist ein Strombelieferungsvertrag gemeint, bei welchem nicht wie üblich ein statischer Preis für jede verbrauchte kWh zwischen Stromkunde und Energieversorger vertraglich festgehalten wird. Ein dynamischer Stromtarif gibt zeitliche Strompreisschwankungen an den Stromkunden weiter. Das heißt, der Strom ist bei dynamischen Stromtarifen, anders als bei konventionellen Stromtarifen, nicht zu jedem Zeitpunkt gleich viel wert. Hierbei ist zu beachten, dass letztendlich der Energieversorger festlegt, wie die Strompreise zusammengesetzt sind, welche an den Stromkunden weitergegeben werden. Der Strompreis kann beispielsweise an den Börsenstrompreis angelehnt sein. Andere Preissignale, wie beispielsweise zum Ausgleich des Bilanzkreises und somit zur Vermeidung von Ausgleichenergie, sind aber auch denkbar.
Die folgende Abbildung zeigt eine Prinzip-Darstellung eines dynamischen Stromtarifs.
Abbildung 1: Prinzip-Darstellung eines dynamischen Stromtarifs
Da ein dynamischer Stromtarif nicht den einen Strompreis bietet, sondern der Strompreis je nach Belieferungszeitpunkt und Zeitpunkt des Stromeinkaufs stark variieren kann, müssen die Strompreissignale vollautomatisch zwischen Energieversorger und Stromkundinnen und -kunden kommuniziert werden.
Je nach Gewerbebetrieb bzw. Privathaushalt und Charakteristik der jeweiligen flexiblen Prozesse, bestehen mehrere Möglichkeiten zur technischen Umsetzung eines dynamischen Stromtarifs. Handelt es sich um einen nicht kritischen Prozess, welcher vollautomatisch angesteuert werden kann, besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Prozess anhand einer Automatisierungstechnik steuern zu lassen. Hierbei ist eine direkte Kommunikationsanbindung zwischen Prozess und Energieversorger zu erstellen, um ein geeignetes Anreizsignal zu übermitteln.
Eine weitere Möglichkeit ist, nur die Strompreissignale und lediglich einen Fahrplan-Vorschlag für die flexiblen Prozesse vom Energieversorger zu erhalten. Die Strompreissignale können im Anschluss als weiterer Parameter neben Auftragslage, verfügbare Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und sonstige Einflussfaktoren in die Prozessplanung des Gewerbebetriebes bzw. des Privathaushaltes mit einfließen.
Zusammedngefasst bietet ein dynamischer Stromtarif Gewerbetreibenden sowie Privatpersonen die Möglichkeit, ihre Strombezugskosten unter Einsatz bisher ungenutzter Flexibilität aktiv zu senken. Hierfür ist allerdings teilweise ein Umdenken erforderlich. Viele Prozessabläufe sind historisch entstanden oder werden als Gewohnheit verstanden und wurden aufgrund der fehlenden Anreize nie hinsichtlich ihres Flexibilitätspotenzials überdacht.
Zur erfolgreichen Umsetzung eines dynamischen Stromtarifs innerhalb eines Gewerbes oder eines Privathaushaltes ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Energieversorger und Stromkundin und -kunde unvermeidbar. Hierbei ist der Energieversorger allerdings nicht mehr wie üblich als reiner Stromlieferant, sondern als Energiedienstleister anzusehen.
Strompreisbestandteile
Strompreis Zusammensetzung
Der Strompreis in Deutschland setzt sich aus mehreren Bestandteilen wie den Steuern, Abgaben, Umlagen den Netzentgelten sowie der Beschaffung und Vertrieb für den Strom zusammen.
Abbildung 1: Strompreisbestandteile für Haushalte 2020
Steuern, Abgaben und Umlagen
EEG-Umlage
Die EEG-Umlage dient zur Finanzierung des Ausbaus der Erneuerbaren Energien. Sie stellt einen sehr großen Anteil an den Gesamtstromkosten dar. Stromintensive Unternehmen bestimmter Branchen haben die Möglichkeit von einer ermäßigten EEG-Umlage zu profitieren.
KWK-Aufschlag
Der KWK-Aufschlag dient der Förderung des Ausbaus von Kraft-Wärme-Kopplungen mit dem Ziel den Verbrauch an Primärenergieträgern sowie den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren. Die Höhe des KWK-Aufschlags wird je nach Letztverbrauchergruppe festgelegt.
Stromsteuer
Die Stromsteuer dient zur Förderung klimapolitischer Ziele und zum sparsamen Umgang mit elektrischer Energie. Außerdem wird das Steueraufkommen zur Reduzierung der Beitragssätze für die Sozialversicherung genutzt.
§ 19 StromNEV-Umlage
Unter bestimmten Voraussetzungen haben Stromverbraucher das Recht auf ein individuelles Netzentgelt. Hierdurch entgehen den Verteilnetzvertreibern Erlöse welche durch die Übertragungsnetzbetreiber erstattet werden müssen. Die hierdurch entgangenen Einnahmen werden als Aufschlag auf die Netzentgelte an die Letztverbraucher weitergegeben.
Konzessionsabgabe
Für die Nutzung kommunaler Wege sind von den Netzbetreibern Konzessionsabgaben an die Kommunen zu entrichten. Die Höhe der Konzessionsabgabe richtet sich nach den jeweiligen Wegnutzungsverträgen und unterliegt einer Höchstgrenze.
Offshore-Haftungsumlage
Die Offshore-Haftungsumlage dient als Investitionssicherheit für Anlagenbetreiber. Kommt es zu Verzögerungen bzw. Störungen bei der Netzanbindung von Offshore-Anlagen, erhalten die Betreiber der Offshore-Windparks eine Entschädigung. Diese Entschädigungszahlungen werden gegenüber dem Letztverbraucher als Aufschlag auf die Netzentgelte umgelegt.
Netzentgelte
Netzentgelte inkl. Messung, Messstellenbetrieb und Abrechnung
Als Netzentgelt wird die Gebühr bezeichnet, die jeder Netznutzer und jede Netznutzerin, welche/r Strom durch das Versorgungsnetz bezieht, an den Netzbetreiber zahlen muss. Das Netzentgelt ist somit die Gebühr für die Nutzung der Netzinfrastruktur des Netzbetreibers. Da die Stromnetze natürliche Monopole sind, unterliegt die Höhe der jeweiligen Netzentgelte keinen Wettbewerb und wird daher reguliert.
Die Netzentgelte können sich je nach Region teils stark unterscheiden. Dies liegt daran, dass sich die Kosten der jeweiligen Netzinfrastruktur je nach Verteilnetzbetreiber teils stark unterscheiden.
Stromhandel in Deutschland
Der deutsche Stromgroßhandelsmarkt ist in zwei unterschiedliche Bereiche zu unterteilen. Der Großteil des gehandelten Volumens wird am bilateralen OTC-Markt gehandelt. Der zweite, umsatzschwächere Handelsmarktplatz, ist die Strombörse EEX in Leipzig.
Die Marktplätze bieten den Marktteilnehmenden unterschiedliche Vorteile und existieren nebeneinander.
Ein Vorteil des Handels an der Börse liegt in der Zentralisierungsfunktion des Handelsgeschehens an einen Ort. Außerdem ist durch eine große Anzahl an Marktteilnehmenden die Liquidität gewährleistet. Zusätzlich ist die Preisentstehung des Börsenpreises für jeden Marktteilnehmenden nachvollziehbar.
Im OTC-Markt müssen die Marktteilnehmenden auf diese Vorteile verzichten. Vorteil des OTC-Markts ist jedoch, dass der bilaterale Handel im Gegensatz zum Börsenhandel weniger reguliert ist. Hierdurch können die Marktteilnehmenden auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene Verträge aushandeln.
Bilateraler Handel – OTC-Markt
Als "Over-The-Counter"-Markt wird der Handel außerhalb der Strombörse bezeichnet. Hierbei handeln die jeweiligen Marktteilnehmenden direkt oder über einen Broker als Vermittler, weitestgehend individuelle und nicht-standardisierte Produkte aus.
Terminmarkt – Börsenhandel
Die Strombörse bietet die Möglichkeiten Strom langfristig am Terminmarkt oder kurzfristig am Spot- und Intraday-Markt zu handeln.
Die Handelsplattform für den Terminmarkt bietet die EEX. Der Terminmarkt ermöglicht es Erzeugern bzw. den Verbrauchern die Strompreise langfristig, für bis zu sechs Jahre in die Zukunft, gegen zukünftige Preisänderungsrisiken zu sichern. Hierfür werden Strom-Futures bzw. Optionen auf Strom-Futures für standardisierte Monats-, Quartals- oder Jahreskontrakte angeboten.
Day Ahead Auktion – Börsenhandel
Die Strombörse bietet die Möglichkeiten Strom langfristig am Terminmarkt oder kurzfristig am Spot- und Intraday-Markt zu handeln. Kurzfristige Handelsgeschäfte finden über die EPEXSpot und deren Spot- und Intraday-Markt statt.
Beim Spotmarkthandel werden bis zu einem festgelegten Zeitpunkt Strommengen für die Belieferung des Folgetags gehandelt. Hierfür werden alle Kauf- und Verkaufsangebote anonym gesammelt. Anschließend wird von der EPEXSpot der einheitliche Marktpreis für die verschiedenen Stundenkontrakte bzw. Viertelstundenkontrakte ermittelt.
Marktplätze des Spotmarkts sind die Day-Ahead-Auktion sowie die Intraday-Auktion. Die Day-Ahead-Auktion ist der Marktplatz mit dem höchsten Handelsvolumen sowie den meisten registrierten Marktteilnehmenden an der EPEXSpot. Das bieten auf die jeweiligen Stunden bzw. die vordefinierten Blockgebote, wie beispielsweise dem Baseload des Belieferungstags, ist ab 45 Tage vor Lieferdatum bis 12:00 Uhr des Liefervortags möglich. Die Preise für die jeweiligen Stundenkontrakte müssen zwischen -500€/MWh und 3000€/MWh liegen.
Intraday Handel – Börsenhandel
Die Strombörse bietet die Möglichkeiten Strom langfristig am Terminmarkt oder kurzfristig am Spot- und Intraday-Markt zu handeln. Der Intraday-Markt besteht aus dem kontinuierlichen viertelstündlichen und stündlichen Intraday-Handel. Der Intraday-Handel dient zum kurzfristen Handel von Überschuss bzw. Fehlmengen, welche beispielsweise durch Prognosefehler von Wind- und Photovoltaikanlagen oder Kraftwerksausfällen entstehen können. Der Unterschied zum Spotmarkt ist, dass es beim kontinuierlichen Intraday-Handel nicht nur einen einzigen einheitlichen Preis für einen Stunden- bzw. Viertelstundenkontrakt gibt, sondern beliebig viele. Stellt ein Marktteilnehmer ein Kaufgebot (d.h. Zeitpunkt, benötigte Menge und maximaler Preis je MWh) auf der Handelsplattform der EPEXSpot ein und es gibt bereits ein Verkaufsgebot, welches zu dem Kaufgebot passt, kommt der Handel direkt zu Stande.
Das Handeln von Stundenkontrakten ist ab 15:00 Uhr des Vortags und das Handeln von Viertelstundenkontrakten ab 16:00 Uhr des Vortags kontinuierlich bis 5 Minuten vor Belieferung des Kontrakts möglich. Die Preise für eine Megawattstunde beträgt -9999€ bis 9999€.
Auftreten von negativen Strompreisen
Negative Strompreise kommen im Zuge der Energiewende an der Strombörse EPEXSpot immer häufiger vor. Dies bedeutet, dass Stromabnehmer zu Zeiten negativer Strompreise für die gekaufte Strommenge bezahlt werden und Stromproduzenten für ihre verkaufte Strommenge draufzahlen müssen.
Mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien wächst der Anteil der Stromerzeuger, welche nicht nach der Stromnachfrage, sondern in Abhängigkeit von Wind und Sonne, Strom erzeugen. Durch die hohe Volatilität sowie des noch nicht weitgenug fortgeschrittenen Ausbaus der Erneuerbaren Energien, können diese zu nahezu keinem Zeitpunkt die gesamte Netzlast in Deutschland abdecken. Die Differenz zwischen aktueller Netzlast und dem Anteil an Netzlast, welche durch die Stromproduktion von nicht steuerbaren Energieerzeugern wie Wind- und Photovoltaikanlagen gedeckt werden kann, nennt man Residuallast. Die Deckung der Residuallast wird durch konventionelle Kraftwerke, welche zum Teil sehr flexibel steuerbar und zum anderen gar nicht bzw. nur unter erheblichen Kosten steuerbar sind, übernommen. Die teils nicht flexible Fahrweise der konventionellen Kraftwerke bedeutet, dass es eine minimale Residuallast geben muss, welche nicht unterschritten werden darf.
Negative Strompreise können zu den Zeitpunkten entstehen, an welchen die Erneuerbaren Energien so viel Strom ins Elektrizitätsnetz einspeisen, dass die minimale Residuallast unterschritten wird. Zu diesen Zeitpunkten ist es für die Betreiber der nicht steuerbaren konventionellen Kraftwerke günstiger, durch den Anreiz von negativen Strompreisen die Stromnachfrage, also die Residuallast, anzuheben und so die Kraftwerke weiterhin betreiben zu können. Negative Strompreise entstehen also nicht deswegen, weil die Erneuerbaren Energien zu viel Strom produzieren, sondern weil die konventionellen Kraftwerke zur Abdeckung der Residuallast nicht flexibel genug sind.
Nach dem EEG 2021 §51 und der sogenannten "4-Stunden-Regel" erhalten Neuanlagen rückwirkend ab der ersten Stunde mit negativen Preisen keine Marktprämie mehr, wenn der Börsenstrompreis vier Stunden oder mehr negativ war.
Der Börsenpreis wird als negativ bewertet, wenn die jeweilige Stunde an der Day-Ahead-Auktion, sowie der volumengewichtete Durchschnitt der Viertelstundenkontrakte dieser Stunde im kontinuierlichen Intraday-Handel negativ war.
Diese Regelung gilt für:
Erneuerbare Energie Anlagen > 500kW
Flexible Prozesse
Flexibilität ist die Fähigkeit eines gewerblichen oder privaten Prozesses auf äußere Einflussfaktoren wie beispielsweise Angebotsnachfrage, Materialbestand oder aber auch Strompreissignale zu reagieren und, in Abhängigkeit dieser, den Prozess zu steuern.
Die Flexibilität von Prozessen kann durch viele Eigenschaften beschrieben werden. Im Folgenden wird auf die Eigenschaften eingegangen, welche für die Bewertung von Flexibilität unter Berücksichtigung eines dynamischen Stromtarifs die größten Auswirkungen haben. Zu den wichtigsten Einflussfaktoren hinsichtlich der Flexibilität eines Prozesses gehören die Planbarkeit, der maximale Verschiebezeitraum sowie die technischen Restriktionen.
Planbarkeit
Für die Vermarktung von Flexibilitäten über den Händler ist die Information, wann und wie lange ein Prozess läuft, von hoher Bedeutung. Je früher diese Informationen zur Verfügung stehen, desto mehr Vermarktungsoptionen können sich dem Vermarkter ergeben. Dies bedeutet, dass eine Flexibilität, welche einen Tag vor Strombelieferung bekannt ist, anders und gegebenenfalls besser vermarktet werden kann, als eine Flexibilität, welche sich wenige Stunden vor Strombelieferung ergibt.
Außerdem ist hinsichtlich der Planbarkeit zwischen Prozessen zu unterscheiden, welche regelmäßig laufen und somit gut prognostizierbar sind und Prozessen, welche sporadisch laufen und schlecht prognostizierbar sind.
Abbildung 1: Einflussfaktoren auf die Prozessplanung
Technische Eigenschaften
Ein weiterer wichtiger Einflussfaktor auf die Flexibilität eines Prozesses sind die technischen Eigenschaften. Hierbei ist zwischen Prozessen zu unterscheiden, welche in einzelne Teilprozesse aufteilbar und somit unterbrechbar sind sowie Prozessen, welche, nachdem sie einmal gestartet sind, komplett durchlaufen müssen. Bei Prozessen, welche kontinuierlich durchlaufen, ist die Eigenschaft der Teillastfähigkeit bzw. die Fähigkeit die Prozessauslastung zu variieren, ein wichtiges Kriterium.
Außerdem ist bei kontinuierlichen Prozessen zwischen
Prozessen, welche kontinuierlich bei einer zuvor festgelegten Auslastung produzieren und
Prozessen, welche nach einer Regelgröße wie beispielsweise der Temperatur oder Druck laufen
zu unterscheiden.
Zeitliche Verschiebung
Die Zeitspanne, um welche eine möglichst große Last zeitlich nach vorne bzw. nach hinten verschoben werden kann, spielt eine besonders große Bedeutung hinsichtlich der Bewertung der Flexibilität. Je größer die zur Verfügung stehende Zeitspanne ist, desto mehr kann von der Volatilität der Strompreise profitiert werden.
Diagramm 1 zeigt die Häufigkeit von Verlagerungsanreizen auf Basis der Strommarktdaten aus dem Jahr 2019. Bei einer maximalen Zeitverschiebung von 4 Stunden entsteht in 50% aller Stunden ein Preisunterschied von 7 €/MWh, in 25% aller Stunden 12 €/MWh und in 10% aller Stunden sogar 19 €/MWh.
Diagramm 1: Häufigkeit von Verlagerungsanreizen
Beispiel für die Flexibilität gewerblicher Prozesse
Als klassisches Beispiel für die Flexibilität gewerblicher Prozesse sind Kälteprozesse zu nennen. Ziel dieser Prozesse ist es, ein Medium unterhalb einer zuvor festgelegten Grenztemperatur zu halten. Höchste Priorität ist, dass die Grenztemperatur niemals überschritten wird. Hierbei ist es allerdings meist egal, ob genau die Grenztemperatur gehalten wird, oder ob die Grenztemperatur um einige wenige Grad unterschritten wird. Die Flexibilität des Kühlprozesses liegt demnach im Puffer zwischen der Grenztemperatur und der minimalen Temperatur, auf welche das Medium gekühlt werden darf.
In Diagramm 2 wird ein Beispiel für die Steuerung eines Kühlprozesses anhand von Preissignalen unter Beachtung der Grenztemperatur von 20°C und der minimalen Temperatur von 15°C dargestellt. In Zeiten des günstigen Stroms wird das Kühlaggregat auf 100% der Leistung hochgefahren und das Kühlmedium auf das Minimum herunter gekühlt. In Zeiten des teuren Stroms wird der Puffer zwischen minimaler Temperatur und Grenztemperatur ausgenutzt und die Leistung des Kühlaggregates gedrosselt bzw. sogar abgeschaltet. In diesen Zeiten erhöht sich die Temperatur innerhalb des Kühlmediums innerhalb der erlaubten Grenzwerte. Sobald der Strompreis wieder sinkt, wird durch das Hochfahren des Kühlaggregats der Kältepuffer wieder aufgefüllt. Die Flexibilität eines solchen Prozesses hängt von der maximalen Leistung des Kühlaggregats, der maximalen Temperaturdifferenz zwischen Grenztemperatur und minimaler Temperatur und dem Volumen des Kühlmediums zusammen.
Diagramm 2: Beispiel Kühlung
Beispiel für die Flexibilität privater Prozesse
Als Beispiel für die Flexibilität privater Prozesse ist der Ladeprozess eines Elektrofahrzeuges zu nennen. Ziel dieses Prozesses ist es, das Elektrofahrzeug bis zu einem festgelegten Zeitpunkt vollständig zu laden, so dass dies genutzt werden kann. Beispielsweise kann das Fahrzeug abends um 22 Uhr an die Ladestation angeschlossen werden, mit der Restriktion, dass das Fahrzeug um 6 Uhr morgens vollständig geladen und fahrbereit ist. Zu welcher konkreten Uhrzeit sich das Fahrzeug auflädt und ob dies in einem Ladezyklus oder mehreren zeitlich verteilten Ladezyklen passiert, ist für den Nutzer oder die Nutzerin nicht relevant. Die Flexibilität des Ladeprozesses liegt demnach im zeitlichen Intervall, in dass das Fahrzeug geladen werden kann.
Diagramm 2: Beispiel Ladeprozess
