Grundlast einfach erklärt: Stromnetz und Haushalt

Was versteht man unter Grundlast?

Unter Grundlast versteht man den Teil des Stromverbrauchs, der ständig anfällt und zu keiner Stunde des Tages oder Jahres unterschritten wird. So definiert sie sinngemäß das Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag, kurz TAB. Die Grundlast ist der Sockel des Stromverbrauchs: Auch nachts um drei laufen Kühlhäuser, Rechenzentren, Straßenlaternen und Maschinen im Schichtbetrieb.

Das Wort Last steht in der Energiewirtschaft für die Leistung, die Verbraucher in einem Moment aus dem Netz ziehen. Gemessen wird sie in Watt, im Netz in Gigawatt. Die Grundlast ist also keine Strommenge über die Zeit, sondern eine Leistung, die ständig bereitstehen muss.

Der Begriff wird auf zwei Ebenen benutzt. Im Stromnetz beschreibt er den niedrigsten Verbrauch eines ganzen Landes. Im Haushalt meint er den Strom, der fließt, wenn niemand etwas einschaltet.

Grundlast, Mittellast und Spitzenlast: der Unterschied

Grundlast, Mittellast und Spitzenlast unterscheiden sich darin, an wie vielen Stunden im Jahr eine Leistung gebraucht wird. Das TAB zieht die Grenzen so: Als Grundlast gilt, was an mindestens 7.000 Stunden im Jahr nachgefragt wird. Mittellast fällt an 2.000 bis 7.000 Stunden an, Spitzenlast an weniger als 2.000 Stunden. Ein Jahr hat 8.760 Stunden.

Hinter der Einteilung steckt eine wirtschaftliche Logik. Kraftwerke, die teuer im Bau und billig im Betrieb sind, lohnen sich nur, wenn sie fast durchgehend laufen. Sie wurden deshalb für die Grundlast eingesetzt. Kraftwerke, die billig im Bau und teuer im Brennstoff sind, springen nur für wenige Stunden ein.

Diese Dreiteilung stammt aus einer Zeit, in der Kraftwerke dem Verbrauch folgten. Mit viel Strom aus Wind und Sonne wird sie nach Einschätzung des TAB zunehmend überflüssig. An ihre Stelle tritt ein anderer Begriff: die Residuallast.

Was ist die Residuallast?

Die Residuallast ist die Stromnachfrage abzüglich der Einspeisung aus erneuerbaren Energien. Sie zeigt, wie viel Leistung steuerbare Kraftwerke, Speicher oder Importe in einem Moment noch liefern müssen. Das Wort kommt vom lateinischen Residuum, der Rest.

Ein Beispiel macht den Unterschied zur Grundlast deutlich. Verbraucht ein Land in einer Stunde 60 Gigawatt und liefern Wind und Sonne 45 Gigawatt, beträgt die Residuallast 15 Gigawatt (eigene Rechnung). Liefern Wind und Sonne mehr, als verbraucht wird, wird die Residuallast negativ. Dann muss Strom gespeichert, exportiert oder abgeregelt werden.

Die Grundlast beschreibt also den Verbrauch, die Residuallast die Lücke zwischen Verbrauch und erneuerbarer Erzeugung. Für den Betrieb des Netzes ist die zweite Größe wichtiger geworden, weil sie über den Einsatz der Kraftwerke entscheidet. Sie schwankt stark, und genau das macht träge Kraftwerke zum Problem. Ältere Kohlekraftwerke können einer schwankenden Residuallast laut Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (Fraunhofer ISE) aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nur sehr eingeschränkt folgen.

Wie hoch ist die Grundlast in Deutschland?

Für die Grundlast in Deutschland gibt es keinen festen Wert, denn sie ändert sich mit Jahreszeit, Wochentag und Wirtschaftslage. Sie ist der niedrigste Wert der Netzlast im betrachteten Zeitraum. An einem Werktag im Winter liegt dieser Sockel höher als an einem Sonntag im Sommer, wenn Fabriken stillstehen und kaum geheizt oder beleuchtet wird.

Ablesen lässt sich der Wert auf der Datenplattform SMARD der Bundesnetzagentur. Dort wird der Stromverbrauch als Netzlast für jede Viertelstunde veröffentlicht. Die Daten stammen von den Übertragungsnetzbetreibern, die für ihre Regelzonen die Gesamtlast berechnen. Der tiefste Punkt der Kurve an einem Tag ist die Grundlast dieses Tages.

Braucht es noch Grundlastkraftwerke?

Grundlastkraftwerke sind für eine sichere Stromversorgung nicht zwingend nötig. Zu diesem Ergebnis kommt das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft", in dem die deutschen Wissenschaftsakademien zusammenarbeiten. Eine sichere und klimaverträgliche Versorgung ist danach auch mit Wind- und Solaranlagen, Speichern, flexiblem Verbrauch und steuerbaren Reservekraftwerken möglich.

Der Grund liegt in der Arbeitsweise dieser Kraftwerke. Ein Grundlastkraftwerk muss wegen seiner hohen Baukosten fast durchgehend laufen, um sich zu rechnen. In einem Netz mit viel Wind- und Solarstrom wird es aber immer öfter nicht gebraucht, nämlich immer dann, wenn die Erneuerbaren den Bedarf allein decken. Das TAB hält fest, dass der Markt für solche Kraftwerke mit dem Ausbau der Erneuerbaren kleiner wird.

Gebraucht werden stattdessen Kraftwerke mit dem umgekehrten Profil. Die Akademien nennen sie Residuallastkraftwerke: Sie stehen ständig bereit, laufen aber nur selten. Sie sind günstig im Bau und teuer im Brennstoff. Als Beispiel nennt das Projekt Gasturbinen, die mit Wasserstoff betrieben werden.

Ausgeschlossen sind Grundlastkraftwerke damit nicht. Sie ließen sich nach Einschätzung der Akademien in ein solches System einfügen, wenn ihr überschüssiger Strom zur Herstellung von Wasserstoff genutzt wird. Die Gesamtkosten wären aber selbst bei günstigen Annahmen ähnlich hoch wie ohne sie, bei höheren Risiken für Bauzeit und Kosten.

Was passiert, wenn Wind und Sonne fehlen?

Wenn Wind und Sonne fehlen, decken Speicher, verschiebbarer Verbrauch und steuerbare Kraftwerke den Strombedarf. Solche Phasen heißen im Volksmund Dunkelflaute. Sie sind die eigentliche Bewährungsprobe für ein Stromsystem mit viel erneuerbarer Energie.

Für die ersten Stunden gibt es schnelle Reserven. Das Fraunhofer ISE zählt dazu das Lastmanagement, also das Verschieben von Verbrauch, außerdem Pumpspeicher und Batteriespeicher. Sie gleichen den Wechsel von Tag und Nacht gut aus, sind aber nach Stunden erschöpft.

Danach müssen steuerbare Kraftwerke die ganze Versorgung übernehmen. Das Fraunhofer ISE beziffert die dafür nötige Leistung in einem vollständig erneuerbaren System auf eine Größenordnung von 100 bis 150 Gigawatt. Diese Lage tritt nach Angaben des Instituts häufig auf, etwa in windarmen Nächten, und kann im ungünstigsten Fall mehrere Wochen dauern.

Wie viel Grundlast ist im Haushalt normal?

Im Haushalt ist die Grundlast die Leistung, die ständig fließt, auch wenn niemand zu Hause ist. Dazu gehören Kühlschrank und Gefriertruhe, Router, Heizungspumpe und alle Geräte im Standby. Einen amtlichen Normalwert gibt es nicht. Aussagekräftig wird die Zahl erst, wenn Sie sie auf das Jahr hochrechnen und mit Ihrem Gesamtverbrauch vergleichen.

Die Rechnung ist einfach, weil die Grundlast an allen 8.760 Stunden des Jahres anfällt. Jedes Watt Grundlast kostet 8,76 Kilowattstunden im Jahr. Eine Grundlast von 100 Watt ergibt 876 Kilowattstunden, eine von 300 Watt schon 2.628 Kilowattstunden.

Sind 300 Watt Grundlast viel? Für einen Haushalt ohne große Dauerverbraucher ja. Bei einem Jahresverbrauch von 3.500 Kilowattstunden entfielen mit 2.628 Kilowattstunden drei Viertel allein auf die Grundlast (eigene Rechnung). Läuft dagegen eine Wärmepumpe, eine Umwälzpumpe für den Pool oder ein Server, kann der Wert stimmen. Prüfen Sie, welcher Anteil Ihrer Stromrechnung auf die Grundlast entfällt. Der Rechner im nächsten Abschnitt hilft dabei.

So messen Sie Ihre Grundlast

Grundlast-Rechner

Was bedeutet die Grundlast für Ihre Solaranlage?

Die Grundlast Ihres Haushalts entscheidet mit darüber, wie viel Solarstrom Sie selbst verbrauchen. Sie fällt auch mittags an, wenn die Photovoltaikanlage am meisten liefert und niemand kocht oder wäscht. Diesen Teil des Solarstroms nutzen Sie immer selbst, ohne etwas dafür zu tun.

Besonders deutlich wird das beim Steckersolargerät am Balkon. Es hat keinen Speicher und speist nur wenige hundert Watt ein. Liegt Ihre Grundlast am Tag in dieser Größenordnung, verbrauchen Sie fast den ganzen Ertrag selbst. Ist sie viel niedriger, fließt ein großer Teil ungenutzt ins Netz.

Nachts hilft die Solaranlage der Grundlast nur mit Speicher. Ein Batteriespeicher muss dafür nicht groß sein: Bei 150 Watt Grundlast braucht ein Haushalt in zehn Nachtstunden 1,5 Kilowattstunden (eigene Rechnung). Wichtiger als die Größe ist, dass der Speicher bei so kleinen Leistungen sparsam arbeitet. Wie sich der Eigenverbrauch insgesamt steigern lässt, steht im eigenen Beitrag dazu.

Mit der Grundlast des Stromnetzes hat das nur am Rand zu tun. Eine einzelne Anlage mit Speicher sichert Ihren Haushalt ab, nicht das Netz. Dafür braucht es die Reserven, die im Abschnitt zur Dunkelflaute beschrieben sind.

Häufige Fragen zur Grundlast

Fazit

Die Grundlast ist der Sockel des Stromverbrauchs, im Netz wie im Haushalt. Im Netz verliert der Begriff an Gewicht: Entscheidend ist nicht mehr, wer den Sockel dauerhaft liefert, sondern wer die Lücke füllt, wenn Wind und Sonne schwächeln. Dafür braucht es Speicher und steuerbare Reservekraftwerke, aber keine Dauerläufer.

Im Haushalt lohnt es sich, die eigene Grundlast zu kennen. Eine Stunde am Zähler genügt, um sie zu messen. Jedes Watt, das Sie dauerhaft einsparen, bringt 8,76 Kilowattstunden im Jahr. Und wer eine Solaranlage plant, weiß damit, wie viel Strom er tagsüber sicher selbst verbraucht.

Quellen und Methodik

Die Definitionen von Grundlast, Lastbereichen und Residuallast stammen aus einem Arbeitsbericht des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag, die Einschätzung zu Grundlastkraftwerken aus einem Factsheet des Akademienprojekts "Energiesysteme der Zukunft". Die Angaben zu Reserven und Reserveleistung nennt das Fraunhofer ISE, die Herkunft der Netzlast-Daten das Handbuch der Plattform SMARD. Alle Werte zur Grundlast im Haushalt, die Grafiken und der Rechner sind eigene Rechnungen.

1. Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag: Regenerative Energieträger zur Sicherung der Grundlast in der Stromversorgung - Definition von Grundlast, Mittel- und Spitzenlast, Residuallast
2. Akademienprojekt Energiesysteme der Zukunft (Leopoldina, acatech, Akademienunion): Welche Rolle spielen Grundlastkraftwerke in Zukunft? - Versorgung ohne Grundlastkraftwerke, Residuallastkraftwerke, Kosten
3. Fraunhofer ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland - Residuallast und träge Kraftwerke, Stundenreserven, nötige Reserveleistung
4. Bundesnetzagentur: SMARD Benutzerhandbuch - Netzlast je Viertelstunde, Datenlieferung durch die Übertragungsnetzbetreiber