Definition: Was ist der Strommix?
Der Strommix beschreibt die Zusammensetzung der unterschiedlichen Energiequellen, aus denen der in einem bestimmten Gebiet oder Zeitraum erzeugte beziehungsweise verbrauchte elektrische Strom stammt. Dazu können erneuerbare Energien wie Windkraft, Solarenergie, Wasserkraft und Biomasse ebenso gehören wie Kohle, Erdgas, Kernenergie und weitere Erzeugungsformen.
Der Strommix ist eine wichtige Kenngröße für die ökologische Bewertung des Stromverbrauchs. Je nachdem, welche Kraftwerke Strom bereitstellen, unterscheiden sich Treibhausgasemissionen, Luftschadstoffe, Rohstoffbedarf und weitere Umweltwirkungen deutlich.
Zusammensetzung des Strommixes
Die Zusammensetzung eines Strommixes verändert sich laufend. Stromproduktion und Verbrauch müssen jederzeit nahezu im Gleichgewicht bleiben.
Welche Kraftwerke gerade Strom erzeugen, hängt von Wetter, Nachfrage, Brennstoffpreisen, Kraftwerksverfügbarkeit und Stromhandel ab.
Erneuerbare und konventionelle Energien
Erneuerbare Energien nutzen Energiequellen, die sich auf menschlichen Zeitskalen laufend erneuern. Dazu zählen Sonne, Wind, Wasser und bestimmte Formen der Biomasse.
Konventionelle Stromerzeugung basiert häufig auf fossilen Brennstoffen oder Kernenergie.
Windenergie im Strommix
Windkraftanlagen wandeln die Bewegungsenergie des Windes in elektrischen Strom um. Ihre Produktion hängt von den jeweiligen Windverhältnissen ab.
In windreichen Regionen kann Windenergie einen erheblichen Anteil der jährlichen Stromerzeugung bereitstellen.
Schwankende Windstromproduktion
Windstärken ändern sich von Stunde zu Stunde und von Jahreszeit zu Jahreszeit. Deshalb schwankt auch die erzeugte Leistung.
Ein räumlich weit ausgebautes Stromnetz kann Unterschiede zwischen verschiedenen Windregionen teilweise ausgleichen.
Solarenergie im Strommix
Photovoltaikanlagen erzeugen Strom aus Sonnenlicht. Ihr Beitrag ist stark tageszeitlich und saisonal geprägt.
An sonnigen Sommertagen können große Photovoltaikkapazitäten einen erheblichen Anteil des Strombedarfs decken.
Mittägliche Solarspitzen
Viele Solaranlagen erreichen ihre höchste Produktion rund um die Mittagszeit.
Flexibler Stromverbrauch, Speicher und Stromhandel können helfen, hohe Einspeisungen sinnvoll in das Energiesystem zu integrieren.
Wasserkraft
Wasserkraft nutzt die Bewegungs- oder Lageenergie von Wasser. Laufwasserkraftwerke produzieren relativ kontinuierlich Strom, während Speicherkraftwerke flexibler betrieben werden können.
Der Anteil der Wasserkraft hängt stark von geografischen und hydrologischen Bedingungen ab.
Speicherwasserkraft
Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke können Strom bedarfsgerecht bereitstellen.
Dadurch können sie Schwankungen anderer Energiequellen teilweise ausgleichen.
Biomasse
Biomassekraftwerke nutzen organische Stoffe wie Holz, Biogas oder bestimmte Reststoffe zur Stromerzeugung.
Im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie lässt sich ein Teil der Biomasse speichern und bei Bedarf einsetzen.
Begrenztes Potenzial
Die verfügbare nachhaltige Biomassemenge ist begrenzt. Flächen werden zugleich für Nahrungsmittelproduktion, Naturschutz und andere Nutzungen benötigt.
Rest- und Abfallstoffe besitzen deshalb besondere Bedeutung.
Kohlestrom
Kohle wird in Kraftwerken verbrannt, um Wärme und anschließend elektrischen Strom zu erzeugen.
Braun- und Steinkohle verursachen dabei hohe Kohlendioxidemissionen und weitere Luftschadstoffe.
Klimawirkung
Je höher der Kohleanteil im Strommix ist, desto höher sind in der Regel die Treibhausgasemissionen pro erzeugter Kilowattstunde.
Der Rückgang der Kohleverstromung ist deshalb ein wichtiger Bestandteil der Dekarbonisierung des Stromsystems.
Erdgas
Gaskraftwerke erzeugen Strom durch Verbrennung von Erdgas oder anderen gasförmigen Brennstoffen.
Sie können häufig vergleichsweise flexibel hoch- und heruntergefahren werden.
Flexible Kraftwerke
Diese Flexibilität kann genutzt werden, um Schwankungen von Wind- und Solarstrom auszugleichen.
Bei fossilem Erdgas entstehen jedoch weiterhin Kohlendioxid und andere Emissionen.
Kernenergie
Kernkraftwerke erzeugen Wärme durch Kernspaltung. Daraus wird Dampf erzeugt, der Turbinen und Generatoren antreibt.
Im Betrieb entstehen nur geringe direkte Kohlendioxidemissionen aus Verbrennung, gleichzeitig entstehen radioaktive Abfälle und besondere Sicherheitsanforderungen.
Grundlastbetrieb
Viele Kernkraftwerke wurden traditionell auf einen relativ gleichmäßigen Betrieb ausgelegt.
Ihre Rolle in einem Stromsystem unterscheidet sich daher von besonders flexibel regelbaren Kraftwerken oder Speichern.
Stromerzeugungsmix und Verbrauchsmix
Der in einem Land erzeugte Strommix ist nicht zwangsläufig identisch mit dem Strommix des Verbrauchs. Strom wird über Grenzen hinweg gehandelt.
Ein Land kann gleichzeitig Strom importieren und exportieren.
Stromhandel
Europäische Stromnetze sind eng miteinander verbunden. Überschüsse können in andere Regionen transportiert werden.
Dadurch können unterschiedliche Erzeugungsprofile und Verbrauchsspitzen besser ausgeglichen werden.
Strommix im Tagesverlauf
Der Strommix kann sich innerhalb weniger Stunden stark verändern. Nachts fällt Solarstrom vollständig weg, während Verbrauch und andere Erzeugungsarten weiterlaufen.
Tagsüber kann Photovoltaik den Anteil fossiler Kraftwerke deutlich verringern.
Residuallast
Als Residuallast wird vereinfacht der Strombedarf bezeichnet, der nach Abzug bestimmter nicht steuerbarer erneuerbarer Strommengen noch gedeckt werden muss.
Sie kann durch andere Kraftwerke, Speicher, Importe oder flexible Verbraucher ausgeglichen werden.
Saisonale Veränderungen
Auch im Jahresverlauf verändert sich der Strommix. Solarenergie liefert im Sommer besonders viel Strom, während Windenergie häufig im Winterhalbjahr höhere Erträge erreicht.
Der Strombedarf kann ebenfalls saisonal schwanken.
Ergänzung verschiedener Energiequellen
Unterschiedliche Erzeugungsprofile können sich teilweise ergänzen. Eine Kombination aus Wind- und Solarenergie ist deshalb stabiler als die Nutzung nur einer wetterabhängigen Quelle.
Vollständig beseitigt werden Schwankungen dadurch jedoch nicht.
Strommix und CO₂-Emissionen
Die Klimawirkung einer Kilowattstunde Strom hängt stark vom Strommix ab. Fossile Kraftwerke verursachen im Betrieb Kohlendioxid, während Wind- und Solarenergie keine direkten Verbrennungsemissionen erzeugen.
Für eine vollständige Bewertung müssen jedoch auch Herstellung, Bau, Rohstoffe und Rückbau der Anlagen berücksichtigt werden.
Emissionsfaktor
Ein durchschnittlicher Emissionsfaktor gibt an, wie viele Treibhausgasemissionen einer bestimmten Menge Strom im Mittel zugeordnet werden.
Sinkt der Anteil fossiler Stromerzeugung, nimmt dieser Wert grundsätzlich ab.
Strommix und Elektromobilität
Die Klimabilanz eines Elektrofahrzeugs wird unter anderem vom Strommix beeinflusst, mit dem die Batterie geladen wird.
Je geringer die Emissionen der Stromerzeugung sind, desto geringer werden auch die indirekten Emissionen während des Fahrbetriebs.
Zunehmende Dekarbonisierung
Wird der Strommix im Laufe der Nutzungsdauer erneuerbarer, verbessert sich auch die Betriebsbilanz bereits vorhandener elektrischer Technologien.
Dies unterscheidet Elektrifizierung grundsätzlich von Technologien, die dauerhaft fossile Brennstoffe verbrennen.
Strommix und Wärmepumpen
Auch die Klimawirkung elektrischer Wärmepumpen hängt teilweise vom Strommix ab.
Da Wärmepumpen zusätzlich Umweltwärme nutzen, können sie aus einer Kilowattstunde Strom mehrere Kilowattstunden Wärme bereitstellen.
Sinkende Stromemissionen
Mit einem zunehmend erneuerbaren Strommix sinken die indirekten Treibhausgasemissionen elektrischer Heizsysteme weiter.
Damit verstärken sich Energiewende im Stromsektor und Wärmewende gegenseitig.
Strommix und Wasserstoff
Wasserstoff kann durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt werden. Die dabei entstehenden Emissionen hängen stark vom verwendeten Strom ab.
Wird überwiegend erneuerbarer Strom eingesetzt, kann Wasserstoff deutlich klimaverträglicher produziert werden als bei einem fossilen Strommix.
Zusätzlicher Strombedarf
Eine großflächige Wasserstoffproduktion benötigt erhebliche Strommengen.
Der Ausbau erneuerbarer Stromerzeugung ist daher eine wichtige Voraussetzung für klimaverträglichen Elektrolysewasserstoff.
Strommix und Energieimporte
Stromhandel verbindet unterschiedliche nationale Erzeugungssysteme miteinander. Importierter Strom kann aus erneuerbaren, fossilen oder anderen Quellen stammen.
Für eine genaue Bewertung muss deshalb zwischen physischem Stromfluss und bilanzieller Zuordnung unterschieden werden.
Europäisches Verbundnetz
Ein großes Verbundnetz ermöglicht gegenseitige Unterstützung bei Erzeugungsüberschüssen oder Engpässen.
Dadurch müssen nicht alle Schwankungen ausschließlich innerhalb eines einzelnen Landes ausgeglichen werden.
Herkunftsnachweise
Stromanbieter können bestimmte Stromprodukte bilanziell mit Herkunftsnachweisen aus erneuerbarer Erzeugung verbinden.
Diese Nachweise dokumentieren die Erzeugung einer entsprechenden Strommenge aus erneuerbaren Quellen.
Physikalischer Stromfluss
Elektrischer Strom lässt sich im Netz nicht nach Anbieter oder Kraftwerk getrennt zu einzelnen Haushalten transportieren.
Der tatsächlich aus einer Steckdose entnommene Strom entspricht daher physikalisch dem jeweils im Netz vorhandenen Erzeugungsmix.
Strommix und Versorgungssicherheit
Ein Stromsystem muss zu jeder Zeit ausreichend Leistung bereitstellen. Wetterabhängige erneuerbare Energien erfordern deshalb ergänzende Flexibilitätsmöglichkeiten.
Dazu gehören Stromspeicher, flexible Kraftwerke, Stromhandel und steuerbare Nachfrage.
Gesicherte Leistung
Nicht jede installierte Erzeugungsleistung steht jederzeit zur Verfügung. Bei Dunkelheit erzeugt Photovoltaik beispielsweise keinen Strom.
Versorgungssicherheit wird deshalb nicht allein anhand der installierten Gesamtleistung bewertet.
Stromspeicher
Speicher können überschüssigen Strom aufnehmen und später wieder abgeben. Dadurch lassen sich Erzeugung und Verbrauch zeitlich besser aufeinander abstimmen.
Batterien eignen sich besonders für kurze Zeiträume, während andere Technologien für längere Speicherzeiten genutzt werden können.
Systemintegration
Mit zunehmendem Anteil von Wind- und Solarenergie steigt der Bedarf an flexiblen Elementen im Stromsystem.
Speicher sind dabei eine Möglichkeit neben Netzausbau, Stromhandel und Lastmanagement.
Netzausbau
Erneuerbare Stromerzeugung findet nicht immer dort statt, wo der größte Verbrauch liegt. Windreiche Regionen können beispielsweise große Stromüberschüsse erzeugen.
Leistungsfähige Stromnetze transportieren diese Energie in andere Gebiete.
Regionale Unterschiede
Ein gut ausgebautes Netz gleicht regionale Unterschiede bei Wetter und Stromverbrauch teilweise aus.
Dadurch kann ein größerer Anteil erneuerbarer Energie integriert werden.
Flexible Nachfrage
Nicht jeder Stromverbrauch muss zu einem exakt festgelegten Zeitpunkt erfolgen. Bestimmte industrielle Prozesse, Ladegeräte oder Wärmepumpen können zeitlich verschoben werden.
Diese Flexibilität kann helfen, Verbrauch stärker an die aktuelle Erzeugung anzupassen.
Lastmanagement
Beim Lastmanagement werden steuerbare Verbraucher gezielt dann betrieben, wenn viel Strom verfügbar ist.
Dadurch können Netzbelastungen und Speicherbedarf reduziert werden.
Strommix und Energiewende
Die Energiewende verändert den Strommix grundlegend. Der Anteil erneuerbarer Energien steigt, während fossile Stromerzeugung schrittweise zurückgeht.
Parallel werden Netze, Speicher und Verbrauchsstrukturen angepasst.
Dekarbonisierung
Unter Dekarbonisierung wird die Verringerung fossiler Kohlenstoffemissionen verstanden.
Ein weitgehend erneuerbarer Strommix bildet die Grundlage dafür, auch Verkehr, Wärme und Teile der Industrie durch Elektrifizierung klimaverträglicher zu gestalten.
Zusammenfassung
Der Strommix beschreibt, aus welchen Energiequellen elektrische Energie in einem bestimmten Gebiet oder Zeitraum stammt. Er setzt sich aus erneuerbaren und konventionellen Erzeugungsarten zusammen und verändert sich im Tages- und Jahresverlauf.
Seine Zusammensetzung bestimmt wesentlich die Klima- und Umweltwirkung des Stromverbrauchs. Mit wachsendem Anteil von Wind-, Solar- und anderen erneuerbaren Energien sinken die direkten fossilen Emissionen. Gleichzeitig gewinnen Stromnetze, Speicher, flexible Nachfrage und internationaler Stromhandel für ein zuverlässiges Energiesystem an Bedeutung.
