PPA: Grüner Strom für nachhaltige Rechenzentren

geschrieben von
Paulina Würth
und

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Erste Veröffentlichung am
5.3.24
aktualisiert am
22.4.24
Das Bild zeigt eine Stadt mit Windrädern, darunter sind die Server eines Rechenzentrums zu sehen.
© Marcus Millo — Getty Images; © dotshock
Inhalt

Rechenzentren sind das Rückgrat unserer digitalen Welt. Während einerseits immer mehr Rechenleistung benötigt wird, steigen auf der anderen Seite auch die Erwartungen an die Betreiber der Data Center Energie besser zu nutzen, wie es etwa im Effizienzgesetz vorgesehen ist oder die GSE-Normen vorschreiben.

Gleichzeitig zeigt zum Beispiel Google, dass es möglich ist, die eigenen Rechenzentren CO₂-neutral zu machen, wozu auch die 100 %-Versorgung mit Energie aus umweltfreundlichen Ressourcen gehört. Ein Teil ihrer Strategie ist dabei der direkte Einkauf von Strom aus Wind- und Solaranlagen im Rahmen eines Power Purchase Agreements.

Aber was Google kann, können wir schon lange! Denn mit dem Ausbau an erneuerbaren Energien und der Ergänzung des Erzeugerstaates im Herkunftsnachweisregister (für Herkunftsnachweise die ab dem 01.01.2023 ausgestellt werden), ist es auch hier für lokale Rechenzentren möglich, ihren Strombedarf bilanziell mit bis zu 100 % nachhaltigem Strom aus Deutschland zu versorgen. In diesem Artikel stellen wir Ihnen vor, wie auch Sie die Stromversorgung Ihres Rechenzentrums nachhaltig und autark gestalten können.

Grüne PPAs – die Theorie

Bei einem grünen Power Purchase Agreement (PPA) wird ein Stromliefervertrag direkt zwischen einem Verbraucher und einem Erzeuger abgeschlossen. In diesem Falle handelt es sich bei dem Erzeuger um Windkraftanlagen oder Solarparks. Durch den Wegfall der Zwischenhändler ergeben sich zwei große Änderungen für Verbraucher:

  1. Stromkosten können direkt mit den Energieerzeugern verhandelt werden. Gleichzeitig fallen Gebühren für die Zwischenhändler weg, was Verbrauchern die Option für einen günstigeren Strombezug eröffnet.
  2. Da Verbraucher nun selbst einen Teil oder ihren gesamten Stromverbrauch decken, müssen sie nun die damit verbundenen energiewirtschaftlichen Aufgaben übernehmen. Diese Aufgaben können aber auch an spezialisierte Unternehmen übergeben werden.

Darüber hinaus haben die grünen PPAs einen besonderen Vorteil: Verbraucher erhalten für den über ein PPA gekauften Strom Herkunftsnachweise (HKNs). Beziehen Betreiber von Rechenzentren also den gesamten Strom, auch Mengen, die zeitgleich nicht verbraucht werden können und weiterverkauft werden, erhalten sie die dadurch erzeugten Herkunftsnachweise. Diese können dann zu einem anderen Zeitpunkt eingelöst werden, etwa an einem windstillen und wolkenverhangenen Tag, an dem der Verbraucher Graustrom aus dem Netz bezieht. Bilanziell sind somit 100 % grüner Strom möglich.

Grüne PPAs in der Praxis – Schritt 1: Matchmaking

Für ein grünes PPA wird im ersten Schritt das Verbrauchsprofil des Rechenzentrums mit den Erzeugerprofilen von Wind- und Solaranlagen an verschiedenen Standorten verglichen und gematcht. Dabei werden zwei Ziele verfolgt:

  1. Die Erzeugerprofile passen so gut wie möglich zum Verbrauchsprofil.
  2. Die Residualmengen gleichen sich finanziell aus.

Exkurs: Residualmengen

Da sich Wind und Sonneneinstrahlung jedoch bekanntermaßen nicht nach den Bedürfnissen der Verbraucher richten, entstehen trotz möglichst exakter Auslegung überschüssige Strommengen und Reststrommengen, auch „Residualmengen“ genannt.

Überschüssige Strommengen

Erzeugte Strommengen, die nicht vom Verbraucher genutzt werden können, verkauft dieser wiederum an einen Direktvermarkter oder der Börse. Auch die Zwischenspeicherung über einen geeigneten Batteriespeicher ist möglich.

Reststrommengen

Fehlende Strommengen, die nicht zeitgleich durch PV- oder Windanlagen gedeckt werden können, müssen anderweitig bereitgestellt werden. Da Stromspeicher heutzutage noch selten zur Verfügung stehen, erfolgt dies in der Regel durch Zukauf von der Strombörse.  

Mit der steigenden Verfügbarkeit von Speichern wird es für Rechenzentren in der nahen Zukunft jedoch möglich sein, den Bedarf an Reststrom auf wenige Prozent zu reduzieren.

Für unsere Beispielanalyse haben wir das BDEW-G3-Standardlastprofil genutzt und einen Jahresverbrauch von 2 MWh angelegt. Für die Versorgung wählten wir eine PV-Anlage mit einer Leistung von 0,8 MW aus, sowie eine Windanlage mit 0,7 MW Leistung. Grafik 1 zeigt, wie eine Abdeckung des Strombedarfs eines Rechenzentrums mit grünem Strom über ein ganzes Jahr aussehen kann.

Jahresvergleich des Stromverbrauches des G3-SLP mit der Stromerzeugung von Solar- und Windkraftanlagen.
Grafik 1: Auswertung unserer PPA-Analyse für ein Jahr.

Wie man in Grafik 1 sieht, können bis zu 70 % des Verbrauchs zeitgleich mit grünem Strom abgedeckt werden. Den 30 % grauem Netzstrom stehen ebenso viele Herkunftsnachweise aus dem überschüssigen Strom gegenüber, womit bilanziell eine 100 %-ige Abdeckung des Energieverbrauchs mit grünem Strom möglich ist.

Im Mai lassen sich beispielsweise sogar bis zu 80 % des Stromverbrauches zeitgleich aus Solar- und Windanlagen decken (Grafik 2).

Stromverbrauch eines Rechenzentrum vom 15. bis zum 18. Mail im Vergleich mit der Stromerzeugung von Wind- und Solaranlagen.
Grafik 2: Unsere PPA-Analyse zeigt, dass die Mischung aus Wind und Solar vor allem im Mai für eine hohe zeitgleiche Abdeckung sorgt.

Grüne PPAs in der Praxis – Schritt 2: Verträge

Wurden die richtigen PPA-Partner ausgewählt, geht es an die Verträge. Zum einen müssen eventuell bestehende Verträge mit dem konventionellen Energieversorger gekündigt werden, zum anderen die neuen Verträge mit den PPA-Partnern abgeschlossen werden.

PPA-Verträge verteilen die Vorteile und Risiken der Stromlieferungsvereinbarung auf die beiden Parteien Erzeuger und Abnehmer. Dabei sind vor allem die Vertragspunkte „Vergütung“, „Dauer“ und „Menge“ von Bedeutung.

Vergütung

Die Vergütung kann je nach PPA-Gestaltung verschiedenen Formen annehmen. Bei einem grünen PPA zwischen Erzeuger und Endverbraucher wird in den meisten Fällen ein Festpreis vereinbart. Je nach Dauer des Vertrages liegt damit das Risiko auf Seiten des Rechenzentrums, da Sie an diesen Betrag gebunden sind, auch wenn die Strompreise an der Börse sinken.

Wird der Preis an den Börsenpreisen ausgerichtet, verlagert sich das Preisrisiko mehr in Richtung des Erzeugers, da er zum Beispiel weniger Geld für den Strom aus seiner Windkraftanlage erhält, wenn viel Windstrom eingespeist wird.

In der Praxis bewährt es sich für einen PPA-Preis drei Werte zu betrachten:

  1. Dem zu erwartenden Strompreis für Verbraucher
  2. Die staatliche garantierte Einspeisevergütung für die EE-Anlage (= „Anzulegender Wert“ gemäß EEG)
  3. Den zu erwartenden Marktwert der Anlage, wenn der Strom an der Börse verkauft wird

Da die Vorhersagen für die Strompreise sehr volatil sind, ist am Ende auch der Tag des Vertragsbeginn ausschlaggebend für die Preisverhandlung.

Dauer

PPA-Verträge können mit einer beliebigen Laufzeit abgeschlossen werden. In der Praxis variiert diese zwischen einem und zehn Jahren. Je länger die Vertragsdauer, desto seltener können Preise nachverhandelt werden. Je nachdem, was am Strommarkt passiert, kann das zu Gunsten oder Ungunsten für den Erzeuger oder den Verbraucher sein. Nach unserer Erfahrung sind Drei-Jahres-Verträge ein guter Einstieg in die PPA-Partnerschaft

Menge

Bei einem grünen PPA wird meist der gesamte Strom vom Erzeuger eingekauft, vor allem, wenn ein Dritter die Abwicklung übernimmt. Diese Form wird von den Erzeugern präferiert, hat aber auch einen Vorteil für den Abnehmer: mit dem Kauf der gesamten Strommenge, stehen auch zusätzliche Herkunftsnachweise bereit, die dann für Reststrom eingelöst werden können. Anders sieht es aus, wenn eine Abnahme passend zum Verbrauchsprofil erfolgt. Dann fallen keine weiteren Aufgaben beim Abnehmer an, wie etwa die Veräußerung von Reststrom, da diese Aufgabe dann wieder beim Erzeuger liegt. In diesem Falle können aber auch nur HKNs für den zeitgleich verbrauchten Strom gelöst werden.  

Aber auch über diese drei Punkte hinaus sollten Anlagenbetreiber und Abnehmer einen Konsens finden über:

  • den Abrechnungszeitraum
  • regulatorische Änderungen
  • was passiert, wenn die Anlage im Rahmen des Redispatch-2.0-Regimes abgeregelt wird oder die aus technischen Gründen ausfällt
  • der Abnehmer zahlungsunfähig wird
  • die Preisschwankungen am Strommarkt eine Nachverhandlung zugunsten des Erzeugers oder Abnehmers nötig machen.

Grüne PPAs in der Praxis – Schritt 3: Die Aufgaben eines EVUs übernehmen

In vielen Fällen sind konventionelle Energieversorger nicht bereit, dem Rechenzentrum nur noch die Reststrommengen zu liefern oder die Abwicklung des PPAs zu übernehmen. In diesem Fällen hat der Verbraucher zwei Möglichkeiten:

  • Aufgaben im Rahmen eines off-site PPAs, wie etwa der Ausgleich des Bilanzkreises, selbst übernehmen und Reststrommengen bei Bedarf an der Börse einkaufen.
  • Die Aufgaben und Beschaffung der Reststrommengen an einen Energie-Service-Anbieter übergeben.

Neben dem Entwerten der Herkunftsnachweise und dem Erstellen von Rechnungen für den PPA-Strom kommen noch weitere energiewirtschaftliche Aufgaben im Rahmen eines PPAs hinzu:

Bilanzkreismanagement

Als eigener Energieversorger sind Sie dazu verpflichtet, Ihren Bilanzkreis zu verwalten. Das beinhaltet, dass Sie Prognosen für Ihren Stromverbrauch und die Stromerzeugung der PPA-Anlagen erstellen und an die zuständigen Netzbetreiber übermitteln.

Reststrom einkaufen

Wie oben bereits erwähnt sind die meisten konventionellen EVUs nicht bereit, kleinere Strommengen im Rahmen des Reststromlieferung an große Verbraucher wie Rechenzentren zu liefern. In diesem Fall müssen Sie sich selbst mit Reststrom versorgen, den Sie an der der Börse einkaufen können.

Weitere Aufgaben fallen an auf Grund von:

  • Steuerpflichten
  • Vermarktung von Überschussstrom
  • Abregelungen im Rahmen von Redispatch 2.0

Grüne PPAs in der Praxis – Schritt 4: Die grüne Stromversorgung genießen

Mit grünen PPAs schlagen Betreiber von Rechenzentren zwei Fliegen mit einer Klatsche: zum einen können Sie günstigere Strompreise erzielen, da Sie direkt mit den Erzeugern verhandeln und eventuelle Zwischenhändler aus dem Prozess nehmen. Zum anderen können Sie Anforderungen im Rahmen des ESG oder anderen Vorgaben erfüllen und ihren Strombedarf zu 100 % mit grünem Strom aus Deutschland decken.

Und Rechenzentrenbetreiber, die sich das Leben noch einfacher machen möchten, können für die gesamte Abwicklung – vom Matchmaking bis zur regelmäßigen Rechnungserstellung – node.energy beauftragen. Wir finden für Sie die passenden Erzeuger aus unserer wachsenden Datenbank, unterstützen Sie bei der Preisfindung und der Vertragsgestaltung und übernehmen die Beschaffung und den Verkauf der Residualmengen und allen Aufgaben, die im Rahmen der Energieversorgung anfallen.

Außerdem stellen wir sicher, dass Ihr Rechenzentrum immer garantiert die prognostizierten PPA-Mengen erhält. Das bedeutet, auch wenn sich mal eine unvorhergesehene Wolke vor die Sonne schiebt, erhalten Sie die prognostizierten PPA-Mengen zum vertraglich vereinbarten Strompreis.

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