Bis etwa 30% erneuerbarem Stromanteil im Netz nimmt die Fluktuation (Schwankung) der Einspeisung in die Netze zu. Danach nimmt sie wieder ab, bis sie kaum noch spürbar ist. Warum ist das so? Die Erklärung liegt in der Gewinnung speicherbarer Energieträger direkt in der Nähe der Erzeugungsanlagen – denn was eingespeichert wird, kann das Netz nicht belasten. Dies ist der Kern der Sektorkopplung.
Folgende Graphiken zeigen der Erkennbarkeit halber nur einen Monat, die Zahlenangaben basieren jedoch auf einem ganzen Jahr 1/4-Stunden-Aufzeichnungen zeitgleich Wind- und Solarstromerzeugung, welche hochgerechnet wurden. Für den Stromverbrauch wurde ein Standard-Lastprofil verwandt, d.h. es wurde unterstellt, daß keine Anpassung der Stromverbraucher an die Erzeugung stattfindet.
Zu Beginn der Energiewende war die Einspeisung erneuerbarer Energie kaum spürbar und sah etwa so aus (als Residuallast wird der Teil der Energie bezeichnet, welcher noch aus fossilen Quellen stammt – anfangs fast alles):
Im Jahr 2017 sieht es dagegen schon etwa so aus: Solar und Wind erreichen über 33% des Stromverbrauches und die Residuallast verringert sich auf 67%. Es kommt erstmals dazu, daß erneuerbarer Strom erzeugt wird, welcher im Strommarkt keinen Absatz findet. Anfangs wird dieser Strom noch abgeregelt, er steht jedoch für die Sektorkopplung bereit:
Die Fluktuation der Residuallast, also die Schwankung der Fahrweise der fossil befeuerten Kraftwerke hat deutlich zugenommen. Was aber geschieht, wenn die Erzeugung aus Windkraft und Solarstrom sich 2030 nun verdoppelt? Wie folgendes Bild zeigt, erzeugen die alten Kraftwerke noch immer eine stark schwankende Leistung – allerdings arbeiten sie viel seltener:
Dies könnte 2030 in Deutschland erreicht sein – und besonders interessant ist, daß dann bereits eine Energiemenge, die 17% des Stromverbrauches beträgt, für die Sektorkopplung bereitstehen. Das sind immerhin ca. 100 TWh – damit liessen sich z.B. ca. 20 Mio. Menschen mit Raumwärme versorgen.
Noch einige Zeit später sieht es dann so aus – die Energiemenge der Residuallast verringert sich auf 20% des Strombedarfs und für Sektorkopplung stehen ca. 300 TWh bereit:
Auch danach nimmt die Häufigkeit der Fluktuationen der Residuallast weiter stark ab, so daß die restlichen Lücken z.B. auch aus der Stromrückspeisung aus Brennstoffzellenfahrzeugen gedeckt werden könnten – genügend einzuspeichernde Energie steht dafür bereit, wie die grüne Fläche zeigt:
Aus diesen Bildern ist leicht ersichtlich, daß die für die Sektorkopplung zu nutzende Energie der stark schwankende Teil der Erzeugung ist. Dieser Energieanteil sollte nicht durch ein Netz der öffentlichen Versorgung geleitet werden, weil die zur Vervielfachung der Netzentgelte führen würde.
Würde z.B. PtG mit erneuerbarem Strom mit 6000 oder mehr Volllaststunden über öffentliche Netze betrieben, wäre dies heute sinngleich mit der Nutzung des Strommixes und entsprechend hoher CO2-Emissionen. Und statt Leistungsspitzen zu kappen käme es zum Gegenteil – die Spitzen würden in die Netze eingespeist bzw. abgeregelt und in windstillen Zeiten würden die PtG-Anlagen fossilen Strom anfordern. Siehe hierzu auch die Seite Wasserstoff.