Wie eine Änderung der Netzregeln die erneuerbaren Energien in Texas zum Scheitern bringen könnte

Inmitten eines schwülen Sommers, in dem erneuerbare Energien Texas trotz Rekordnachfrage dabei geholfen haben, Netzausfälle zu vermeiden, warnen Wind- und Solarunternehmen, dass eine vorgeschlagene Regelung ihre Branche lahmlegen könnte.

Der wichtigste Netzbetreiber des Staates prüft einen Plan, der Netzressourcen für die Aufrüstung der Technologie vorsieht, um zu vermeiden, dass das Gerät während einer Störung im Netz offline geht oder „stolpert“. Der Vorschlag steht im Einklang mit den freiwilligen Empfehlungen des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

In der Region tätige Unternehmen für erneuerbare Energien, die vom Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) verwaltet werden, sagen, dass sie nicht gegen die Absicht der Standards sind. Was sie beanstanden, ist der Zeitplan und die große Reichweite, die ihrer Meinung nach dazu führen könnten, dass erneuerbare Ressourcen vom Netz verschwinden und die Kosten für zukünftige Installationen steigen könnten. Der ERCOT-Vorschlag, der keine Auswirkungen auf traditionelle Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen hätte, kommt zu einer Zeit, in der Bundesregulierungsbehörden und Industrievertreter die Komplikationen einer Umstellung des Netzes auf saubere Energie abwägen.

Im schlimmsten Fall könnten nach Angaben einiger Entwickler mehr als 50.000 Megawatt Wind- und Solarenergie stillgelegt oder vom Netz genommen werden müssen. Selbst eine angepasste Regelung könnte nach Schätzungen von ERCOT dazu führen, dass rund 5.000 MW offline gehen. Da das ERCOT-Netz an den heißesten Sommertagen mehr als 80.000 MW Strom benötigt, könnten solche Stilllegungen Auswirkungen auf den Betrieb haben.

„Wenn das Ziel darin besteht, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, wenn das Netz einer Nachfrage ausgesetzt ist, ist der aktuelle Vorschlag ein Schritt in die entgegengesetzte Richtung“, sagte Judd Messer, Texas-Vizepräsident der Advanced Power Alliance, die Entwickler und Hersteller erneuerbarer Energien vertritt.

Als Reaktion auf die Bedenken der Entwickler erneuerbarer Energien beschloss ein ERCOT-Unterausschuss am Donnerstag, eine geplante Abstimmung über den Vorschlag zu verschieben. Der Netzbetreiber drängt jedoch weiterhin darauf, dass die Regel bereits im Oktober im Vorstand des Netzbetreibers endgültig abgestimmt wird. Es müsste dann von der staatlichen Kommission für öffentliche Versorgungsbetriebe genehmigt werden.

Der Vorschlag würde Wind-, Solar- und Batteriebetreiber dazu zwingen, ihre Programmierung und Technologie zu aktualisieren, um Netzstörungen „überbrücken“ zu können. Nach dem vorgeschlagenen Zeitplan müssten Generatoren – einschließlich derjenigen, die bereits an das Netz angeschlossen sind – bis Ende 2025 die Vorschriften einhalten oder sich vom ERCOT trennen.

Dadurch, so der Netzbetreiber, würde sichergestellt werden, dass wertvolle erneuerbare Ressourcen in Stresszeiten nicht ausfallen und das Netz einem höheren Risiko von Stromausfällen ausgesetzt ist. Die texanischen Politikdiskussionen zum Thema Strom werden zum Teil von weit verbreiteten Stromausfällen geprägt, die während eines Wintersturms im Februar 2021 auftraten, sowie von Prognosen, die in den Sommermonaten geringe Reservemargen zeigen.

Messer sagte in einer E-Mail, dass die aktuelle Version der Regel „unangemessene Zeitpläne enthält, betriebliche Anforderungen festlegt, die unmöglich zu erfüllen sind, und mit dem Ausschluss von Erzeugungsressourcen vom Markt bei Nichteinhaltung droht.“

Stephen Solis, Leiter für Systembetriebsverbesserung bei ERCOT, sagte auf der Donnerstagssitzung des ERCOT-Unterausschusses für Zuverlässigkeit und Betrieb, dass Zeit von entscheidender Bedeutung sei. Er sagte, der Rat habe kleine Ereignisse beobachtet – „Beben, um eine Erdbeben-Analogie zu verwenden“ –, die darauf hindeuten, dass eine weit verbreitete Stolpergefahr eine gegenwärtige Gefahr darstellt.

„Das gilt nicht nur für Studien“, sagte Solis. „Es sind tatsächliche Ereignisse.“

Entwickler und Hersteller erneuerbarer Energien sagten jedoch in eingereichten Kommentaren, dass ERCOT zu aggressiv sei. In einem Kommentar des Ökostromunternehmens Invenergy vom 30. Juli heißt es beispielsweise, dass „die Technologie, die für einige Modelle der älteren Generation erforderlich ist, um die neuen Standards zu erfüllen, derzeit nicht vorhanden ist und wahrscheinlich nicht rechtzeitig verfügbar sein wird, um die vorgeschlagene Frist einzuhalten.“

Invenergy fügte hinzu, dass die Anwendung des Standards Zuverlässigkeitsrisiken mit sich bringen könnte, wenn Ressourcen abgeschaltet würden, und warnte vor einem „abschreckenden Effekt“ für zukünftige Investitionen. Diese Ansichten wurden in schriftlichen Kommentaren zu dem Verfahren von erneuerbaren Giganten wie GE Renewable Energy, NextEra Energy Resources, Siemens Gamesa Renewable Energy und Vestas widergespiegelt.

Entwickler erneuerbarer Energien haben eine intensive Lobbyarbeit gestartet, um den Prozess zu verlangsamen. Bei der Sitzung am Donnerstag sagte ein Vertreter von NextEra Energy Resources, der Entwickler werde neue Vorschläge zur Überarbeitung des Plans einreichen. Das könnte bereits in diesem Monat zu einer weiteren Abstimmung führen.

„Hier geht es um die Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Systems im Vergleich zur Fähigkeit der Branche, diese Änderungen rechtzeitig umzusetzen“, sagte Mark Bruce, Direktor bei Cratylus Advisors und Analyst der Energiebranche in Texas. „Für die Eigentümer bestehender Vermögenswerte in ERCOT ist dies eine existenzielle Frage. Sie können das System in Zukunft möglicherweise nicht mehr betreiben, wenn dieser Standard den derzeit von ERCOT vorgeschlagenen Standards entspricht.“

Die Bedenken von ERCOT hinsichtlich des texanischen Stromnetzes sind nicht unbegründet.

Der Staat erlebte im Abstand von fast einem Jahr zwei hochkarätige Solarauslöseereignisse an fast derselben Stelle in der Nähe der Stadt Odessa. Beim ersten Vorfall im Mai 2021 kam es zu einem Netzfehler im Zusammenhang mit einer Erdgasanlage, der zum Ausfall von mehr als 1.100 MW Solarenergie führte, was etwa 13 Prozent der gesamten Solarkapazität von ERCOT zu diesem Zeitpunkt ausmachte. Ein weiterer Geräteausfall im Juni 2022 führte zum Verlust von 2.555 MW und zu einem Abfall der Netzfrequenz, was Auswirkungen auf die Netzstabilität hatte.

Laut ERCOT kann ein MW in Spitzenlastzeiten etwa 200 Haushalte mit Strom versorgen.

Die North American Electric Reliability Corp. sagte in einem Bericht, dass das Ereignis im Jahr 2022 „ein weiteres wachsendes und erhebliches Risiko“ für die Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems verdeutlicht und ein „perfektes Beispiel für die Notwendigkeit sofortiger Maßnahmen der Industrie“ sei, um die Zuverlässigkeit angesichts der zunehmenden Durchdringung zu stärken der erneuerbaren Energien.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftwerken – wie Kraftwerken für fossile Brennstoffe, Kernkraftwerken oder Staudämmen – benötigen Wind- und Solargeneratoren Wechselrichter, um ihren Strom für die Nutzung im Netz umzuwandeln. Diese auf Wechselrichtern basierenden Ressourcen können zwar schnell hoch- oder heruntergefahren werden, bergen jedoch auch Risiken im Falle eines elektrischen Fehlers.

Wenn ein Ereignis – beispielsweise ein Blitzeinschlag oder ein auf eine Stromleitung fallender Baum – einen Stromfluss verursacht, können diese Wechselrichterressourcen „auslösen“, um sich selbst zu schützen, sagte Deepak Ramasubramanian, technischer Leiter für Netzbetrieb und -planung bei Electric Power Forschungsinstitut.

„Wir möchten, dass Geräte, die an das Stromnetz angeschlossen sind, dieses Ereignis grob überstehen, so dass es, sobald es überstanden ist, zu keiner Unterbrechung der Stromversorgung kommt“, sagte Ramasubramanian.

Da Energieversorger im ganzen Land ihren Anteil erneuerbarer Energien erhöhen, wird der Bedarf an diesen Ressourcen für ungeplante Ereignisse steigen. Neben den beiden Ereignissen im Raum Odessa hat NERC seit 2017 sechs weitere Stolperunfälle in Kalifornien und anderen Teilen von Texas untersucht. Da diese Vorfälle ein großes geografisches Gebiet abdecken können und erneuerbare Ressourcen mittlerweile einen größeren Teil der Stromproduktion ausmachen, besteht Anlass zur Sorge dass zukünftige Ereignisse weitreichendere Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit haben könnten.

Regierungs- und Industriegruppen arbeiten an Lösungen, um diese Auswirkungen zu vermeiden. Die Federal Energy Regulatory Commission hat letztes Jahr eine auf NERC-Empfehlungen basierende Regel vorgeschlagen, die Anforderungen zur Reduzierung von Auslösungen hinzufügen würde, obwohl Industriegruppen sagten, die Formulierung sei nicht umsetzbar.

IEEE, eine Berufsgruppe für Elektroingenieure, hat im vergangenen Jahr auf der Grundlage von Beiträgen von 170 Branchenexperten, darunter Energieentwickler und Netzbetreiber, eigene Standards entwickelt. Das Ergebnis war eine Reihe technischer Mindestanforderungen für verschiedene physische und programmtechnische Merkmale, die es ermöglichen würden, dass Ressourcen bei Netzereignissen nicht abgeschaltet werden.

Diese freiwilligen Standards bilden die Grundlage für die von ERCOT vorgeschlagenen Anforderungen und für die eigene Forschungs- und Designarbeit der Energieversorger.

Aber um praktische Standards zu erreichen, sei noch mehr Arbeit nötig, sagte Ramasubramanian von EPRI. Die gemeinnützige Forschungs- und Entwicklungsgruppe hat mit Versorgungsunternehmen und Systembetreibern zusammengearbeitet, um zu bewerten, wie die vorgeschlagenen Standards übernommen werden könnten und welche Hindernisse bestehen bleiben.

„Dies erfordert ein Zusammentreffen der Geister“, sagte Ramasubramanian. „Die ganze Absicht besteht darin, die Mindeststandards für unterschiedliche Leistungsarten verschiedener Generatoren anzuheben. Abhängig von den einzelnen Stellflächen, Gebieten oder Bedingungen können sich die Anforderungen manchmal ändern.“

Im Januar schlugen ERCOT-Mitarbeiter eine Regel vor, die vorschreibt, dass alle wechselrichterbasierten Ressourcen innerhalb eines Jahres nach Fertigstellung den IEEE-Metriken entsprechen müssen. In Anbetracht der Tatsache, dass einige ältere Generatoren möglicherweise physische Einschränkungen aufweisen, würde es Betreibern ermöglichen, eine zusätzliche Verlängerung um 12 Monate zu beantragen, würde jedoch alle nicht konformen Generatoren dazu zwingen, nach Ablauf dieser Verlängerung die Verbindung abzuschalten.

Als Reaktion auf Bedenken aus der erneuerbaren Industrie lockerte ERCOT den Vorschlag. Nach den im Juni veröffentlichten Überarbeitungen hätten die vorhandenen Ressourcen bis Ende 2025 Zeit, den neuen Anforderungen zu entsprechen.

Aber Entwickler erneuerbarer Energien sagen, dass selbst diese Änderungen nicht ausreichen. In Kommentaren des Windkraftanlagenherstellers GE Vernova heißt es beispielsweise, dass die „aggressiven Zeitpläne“ nicht realisierbar seien, da die Einhaltung der Leistungsstandards erhebliche Design- und Testarbeiten erfordere.

NextEra Energy Resources, das in ERCOT rund 5.500 MW an erneuerbaren Ressourcen betreibt, schrieb, dass Gerätehersteller „keine Nachrüstlösungen anbieten können, um bestimmte bestehende Windenergieressourcen in Einklang zu bringen“ und dass selbst zukünftige Projekte zu weit im Entwicklungsprozess sind, als dass sie überarbeitet werden könnten in Übereinstimmung. Das Unternehmen schrieb, dass die Anforderung an vorhandene Ressourcen „eine extreme Maßnahme ist, für die ERCOT noch keine klaren Zuverlässigkeitsvorteile oder Begründungen erbracht hat“.

Bei der Sitzung am Donnerstag sagte Solis von ERCOT, dass der Netzbetreiber selbst Kontakt zu Geräteherstellern aufgenommen habe und glaube, dass die Technologie für die meisten bestehenden und neuen Anlagen vorhanden sei, um die Standards zu erfüllen. Er fügte hinzu, dass eine bestimmte Anzahl älterer Windkraftanlagen „innovativere Lösungen“ erfordern könnten, aber Solis sagte, ERCOT sei offen für die Diskussion weiterer Anpassungen der Richtlinie.

Messer von der Advanced Power Alliance sagte, er sei zuversichtlich, dass die Entscheidung, den Vorschlag am Donnerstag vorzulegen, „die Absicht von ERCOT signalisiert, in den kommenden Monaten einen umsichtigeren und maßvolleren Ansatz zu verfolgen.“

Dennoch hat die Gefahr, dass Ressourcen stillgelegt werden könnten, angesichts einer Hitzewelle, die das Stromnetz in Texas überlastet hat, noch mehr an Dringlichkeit gewonnen. ERCOT hat seit Mitte Juli dieses Jahres zehnmal alle Rekordnachfragerekorde aufgestellt, darunter einen Rekordbedarf von fast 84.000 MW am Dienstag. Wind- und Solarenergie haben bei der Deckung dieser Nachfrage eine wichtige Rolle gespielt und lieferten in Spitzenzeiten bis zu einem Drittel der Stromerzeugung des Staates.

Die Bedenken kommen auch daher, dass staatliche Beamte die Marktregeln von ERCOT überarbeiten, um Anreize für die Erzeugung fossiler Brennstoffe zu schaffen. Eine Reihe texanischer Gesetze, die in diesem Jahr erlassen wurden, sehen eine Reihe staatlich unterstützter zinsgünstiger Darlehen zur Finanzierung neuer Erdgasentwicklungen vor und weisen die Public Utility Commission an, ein Marktsystem zu schaffen, das sogenannte disponible Ressourcen begünstigt, die schnell in Betrieb genommen werden können.

Solis sagte jedoch, ERCOT müsse „zwei Risiken gleichzeitig“ abwägen. Auf der einen Seite, sagte er, besteht „das aktuelle Risiko, das sich im System manifestiert hat, und dieses Risiko besteht in einem unkontrollierten Lastabwurf“ oder einer kaskadierenden Reihe von Auslösefehlern. Auf der anderen Seite bestehe ein „potenzielles Risiko für die Zukunft“, dass immer mehr Ressourcen stillgelegt werden, die nicht den neuen Standards entsprechen.

Erneuerbare Unternehmen haben ihr Verständnis zum Ausdruck gebracht und wollen nicht, dass ERCOT die Richtlinie vollständig aufgibt. Technologie-Upgrades können dazu beitragen, ihre Ausrüstung und ihre Beteiligung am Netz zu schützen. Stattdessen sagen Entwickler erneuerbarer Energien, dass es unbedingt erforderlich sei, die Rolle dieser Ressourcen jetzt zu berücksichtigen und unterschiedliche Zeitpläne für verschiedene Technologien festzulegen. Gruppen haben ERCOT außerdem aufgefordert, die Auswirkungen der vorgeschlagenen Standards auf die Gesamtzuverlässigkeit zu untersuchen.

Bruce von Cratylus Advisors, der im Namen von Pattern Energy Kommentare verfasste und in seinem Namen mit E&E News sprach, sagte: „Zuverlässigkeit liegt im Interesse aller.“ Er sagte jedoch, dass Entwickler und Generatoren immer noch damit beschäftigt seien, was notwendig sei, um Stolperfallen zu vermeiden. Eine „vorzeitige“ Annahme von Änderungen für die ERCOT-Region könne zu weiteren Problemen führen, sagte er.

„Es ist die unbekannte Fähigkeit, den Zeitrahmen einzuhalten, die hier die Besorgnis auslöst“, sagte Bruce. „Es besteht echte Compliance-Angst, wenn die Anbieter oder Hersteller nicht in der Lage sind, die erforderlichen Upgrades bereitzustellen.“