Mit dem weiteren Ausbau der Photovoltaik steigt nicht nur die erneuerbare Stromerzeugung, sondern auch die Dynamik im Netz. Gerade in den Morgen- und Nachmittagsstunden führen steile PV-Rampen zu kurzfristigen Leistungsungleichgewichten innerhalb der Viertelstunde. Warum Batteriespeicher hier eine zentrale Rolle spielen und wie sie diese Effekte über die aFRR ausregeln, zeigen wir in diesem Beitrag.
PV-Rampen als neue Herausforderung im Stromsystem
Der Sommer meint es bislang gut mit uns. Bereits im Mai erlebten wir wolkenlosen Himmel und Temperaturen von über 30 °C. Solche Wetterlagen führen zu einer hohen Stromerzeugung aus Photovoltaik (PV) – ein wichtiger Beitrag zur Dekarbonisierung der Stromversorgung. Gleichzeitig stellen sie die Netzbetreiber jedoch vor neue Herausforderungen.
Besonders relevant sind die immer steiler werdenden PV-Rampen. In den Morgen- und Nachmittagsstunden verändert sich die PV-Einspeisung in Deutschland mittlerweile innerhalb von nur 15 Minuten um mehrere Gigawatt. Seit der Einführung der Viertelstundenauktionen am Day-Ahead-Markt können Direktvermarkter diese Erzeugungsänderungen inzwischen auch in großen Volumina effizient am Spotmarkt bewirtschaften. Im Idealfall bleibt das Bilanzkreissaldo dadurch ausgeglichen.
Doch was passiert eigentlich innerhalb der Viertelstunden?
Das Problem der innerviertelstündlichen PV-Rampen (vereinfacht)
Die folgende Grafik zeigt die PV-Erzeugung in Deutschland am 26.05.2026, inklusive eines Zooms auf die Vormittags- und Nachmittagsstunden und die vereinfachte Bewirtschaftung im Viertelstundenhandel.
Energie wird heute in Viertelstundenauflösung gehandelt und bilanziert. Direktvermarkter prognostizieren die Erzeugung einer PV-Anlage für jede Viertelstunde und vermarkten die entsprechende Energiemenge. Die gehandelte Energiemenge entspricht dabei dem durchschnittlichen Leistungswert während des jeweiligen 15-Minuten-Intervalls.
Mit zunehmender PV-Durchdringung werden die Leistungsrampen jedoch immer steiler. Diese Rampen orientieren sich naturgemäß nicht an den Grenzen des Viertelstundenrasters. Dadurch entstehen innerhalb jeder Viertelstunde systematische Über- oder Unterdeckungen, obwohl die Energie auf Viertelstundenbasis korrekt prognostiziert wurde.
Das lässt sich am Beispiel der Vormittagsrampe gut veranschaulichen:
Zwischen 09:00 Uhr und 09:15 Uhr beträgt die prognostizierte Einspeisung ca. 7,5 GWh. Entsprechend wird eine durchschnittliche Leistung von 30 GW vermarktet. Die tatsächliche PV-Erzeugung startet jedoch um 09:00 Uhr bei rund 28 GW und steigt bis 09:15 Uhr auf etwa 32 GW an.
Die Folge:
- In der ersten Hälfte der Viertelstunde wurde mehr Leistung verkauft als tatsächlich eingespeist wurde.
- In der zweiten Hälfte der Viertelstunde wurde weniger Leistung verkauft als tatsächlich eingespeist wurde.
Über die gesamte Viertelstunde betrachtet stimmen die Energiemengen überein. Innerhalb der Viertelstunde entstehen jedoch erhebliche Leistungsungleichgewichte.
Am Nachmittag kehrt sich die Systematik um. Während der abfallenden PV-Rampe wird zunächst mehr eingespeist als vermarktet wurde und später entsprechend weniger.
Die Rolle der aFRR
Diese innerviertelstündlichen Ungleichgewichte können derzeit nicht direkt am Spotmarkt gehandelt werden, da Energieflüsse lediglich im Viertelstundenraster bilanziert werden. Der Direktvermarkter erfüllt seine Verpflichtungen somit bestmöglich, während das verbleibende Ungleichgewicht vom Netzbetreiber ausgeglichen werden muss.
Zur Beherrschung solcher kurzfristigen Leistungsabweichungen beschaffen die Übertragungsnetzbetreiber (TSO) unter anderem Regelreserve. Für die beschriebenen Rampeneffekte eignet sich insbesondere die automatische Frequenzwiederherstellungsreserve (aFRR, Secondary Control Reserve).
Während der steigenden PV-Rampe entsteht in der ersten Hälfte der Viertelstunde ein Leistungsdefizit. Der TSO aktiviert daher unter Umständen positive Regelarbeit. In der zweiten Hälfte der Viertelstunde entsteht ein Leistungsüberschuss, der durch negative Regelarbeit ausgeglichen werden kann.
Bei der fallenden Nachmittagsrampe verhält es sich genau umgekehrt.
Batteriespeicher als Ausgleichsmechanismus
Entelios betreibt einen Batteriepool mit einer Leistung von mehr als 1,5 GW über alle Regelzonen verteilt. Ein Großteil dieser Speicher stellt seine Flexibilität auch auf dem aFRR-Markt bereit.
Da Batteriespeicher in der Regel sehr geringe Grenzkosten aufweisen, befinden sie sich weit vorne in der Merit Order und gehören häufig zu den ersten Anlagen, die vom TSO aktiviert werden.
Dieses Muster beobachten wir in unseren Portfolios regelmäßig. An sonnigen Tagen sehen wir während der Vormittagsstunden vermehrt negative Regelarbeitsabrufe und während der Nachmittagsstunden vermehrt positive Regelarbeitsabrufe – jeweils konzentriert auf die zweite Hälfte der Viertelstunden und entsprechend der beschriebenen Rampensystematik.
Die folgenden Beispiele zeigen die Aktivierungen eines unserer BESS-Pools innerhalb einer deutschen Regelzone am 26.05.202. Der Aktivierung startet ziemlich genau in der Mitte einer Viertelstunde und endet zum Viertelstundenwechsel (Zeitangabe hier: UTC)
Fazit: Batteriespeicher schließen die operative Lücke
Batteriespeicher leisten einen wichtigen Beitrag zur sicheren Systemführung. Sie ermöglichen es den Übertragungsnetzbetreibern, die durch Photovoltaik verursachten innerviertelstündlichen Leistungsungleichgewichte effizient auszugleichen.
Mit dem weiteren Ausbau der Solarenergie werden diese Rampeneffekte künftig weiter zunehmen. Batteriespeicher übernehmen dabei eine zentrale Rolle, indem sie die Lücke zwischen der viertelstündlichen Marktlogik und den kontinuierlichen physikalischen Anforderungen des Stromsystems schließen.
