Virtuelle Kraftwerke – die Stromversorgung der Zukunft

03.12.20 16:48 von Marco Probst

Virtuelle KraftwerkeVirtuelle Kraftwerke machen erneuerbare Energien steuerbar und zukunftssicher. Denn sie schließen Anlagen verschiedener Energieerzeuger zusammen, übernehmen die Vermarktung und speisen den Strom je nach Bedarf ins Stromnetz ein. Dadurch können sie flexibel, schnell und effizient auf die ständigen Preisänderungen am Strommarkt reagieren. Das macht sie interessant für jeden Betrieb, der Energie erzeugt und verbraucht – und auch für Betreiber von Post-EEG-Anlagen, die nach alternativen Vertriebsmodellen suchen.

Was ist ein virtuelles Kraftwerk?

Ein virtuelles Kraftwerk besteht aus vielen dezentralen Stromerzeugungsanlagen, die über ein gemeinsames Leitsystem koordiniert werden. Sie werden deshalb auch Kombi- oder Schwarmkraftwerke genannt und können eine ähnliche Marktrolle wie ein großes Kraftwerk einnehmen.

Auch Stromverbraucher, Stromspeicher oder Power-to-Heat-Anlagen sind wichtige Teile. Der Vorteil des Verbundes aus erneuerbaren und konventionellen Energien: Er stellt elektrische Leistung verlässlich bereit – auch wenn die Sonne nicht scheint oder Flaute herrscht.

Welche Anlagentypen sind geeignet?

In einem virtuellen Kraftwerk gibt es neben Wind- und Photovoltaikanlagen auch viele regelbare Anlagen. Hierzu zählen beispielsweise Blockheizkraftwerke, Gas- und Dampfturbinen, Biogas- und Biomasseanlagen sowie flexible Verbraucher wie Industriebetriebe und Stromspeicher.

Mit ihrer Hilfe kann ein virtuelles Kraftwerk die schwankende Energieerzeugung aus Wind und Sonne in Echtzeit ausgleichen. Außerdem ermöglichen sie es dem Verbund, immer dann zusätzlichen Strom zu liefern, wenn die Nachfrage steigt. Regelbare Anlagen lassen sich zudem schnell vom Netz nehmen, wenn gerade wenig Strom verbraucht wird. Ein virtuelles Kraftwerk kann beispielsweise einem angeschlossenen Industriebetrieb (flexibler Verbraucher) den Befehl erteilen, die Produktion hochzufahren, um überschüssige Energie aus dem System zu ziehen und umgekehrt. So kann der Verbund zuverlässig und flexibel auf die aktuellen Wetter- und Marktanforderungen reagieren.

 

Erzeugeranlagen Verbrauchsanlagen Speicheranlagen
  • Blockheizkraftwerk
  • Gas- und Dampfturbinen
  • Notstromaggregate
  • Windkraftanlagen
  • Industrielle Lasten (z.B. Öfen)
  • Pumpen
  • Power-to-Heat
  • Batterien
  • Kältespeicher

 

Wie funktioniert ein virtuelles Kraftwerk?

Die Steuerzentrale sendet ein Signal an das Kraftwerk. Dieses basiert auf drei Werten:

  • der viertelstündlichen Ertragsprognose
  • der aktuellen Stromproduktion
  • dem Marktpreis

Steuersignale, Prognosen und Informationen über die tatsächliche Erzeugung werden dabei sekundengenau zwischen den Anlagen und der Steuerzentrale ausgetauscht. Die Stromproduktion des virtuellen Kraftwerks kann dann umgehend hoch- oder runtergefahren werden – entsprechend dem aktuellen Bedarf.

Was sind die Vorteile eines virtuellen Kraftwerks?

  • Flexibilität: Virtuelle Kraftwerke können ihre Stromproduktion schnell hoch- und runterfahren. Das unterscheidet sie von traditionellen Großkraftwerken, die einen längeren „Bremsweg“ haben. Sie können so viel flexibler und schneller auf die ständigen Preisänderungen am Strommarkt reagieren und den von ihnen erzeugten Strom dort besonders effizient anbieten.
  • Selbständigkeit: Seit 2016 müssen Betreiber von neuen Erneuerbare-Energien-Anlagen, deren Leistung mehr als 100 Kilowatt beträgt, den nicht selbst genutzten Strom direkt vermarkten. Das gilt auch für ältere EEG-Anlagen, die jetzt nach und nach aus der Förderung fallen. Das virtuelle Kraftwerk übernimmt diese Aufgabe. Durch die Zusammenlegung der Kapazitäten hat es eine deutlich bessere Marktposition als einzelne Anbieter. So profitieren alle von den daraus resultierenden Synergieeffekten und bleiben dennoch selbständig.
  • Systemsicherheit: Im Zuge der Energiewende soll der Anteil der Erneuerbaren Energien weiter steigen. Das Stromnetz ist aber nur stabil, wenn genau so viel Strom eingespeist wie verbraucht wird. Hier punkten virtuelle Kraftwerke: Durch ihre hohe Flexibilität können sie auch Regelleistung zur Frequenzerhaltung anbieten. Wird beispielsweise durch ein Sturmtief zu viel Energie in das Stromnetz eingeleitet, müssen Erzeuger vom Netz abgekoppelt oder die Nachfrage erhöht werden („negative Regelenergie“). Wird zu wenig Strom eingespeist, müssen zusätzliche Erzeuger dazu geschaltet oder Verbraucher ausgeschaltet werden („positive Regelenergie“).

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MVV bietet Kunden Anschluss an virtuelles Kraftwerk

Einsparungen realisieren und durch die Vermarktung der verfügbaren Flexibilitäten oder Energieüberschüsse zusätzliche Einkünfte erzielen: Gemeinsam mit dem Industriekonzern ABB bietet MVV allen Betrieben, die Energie verbrauchen oder erzeugen, den neuen Service „Energy and Efficiency as a service“ an.

Damit können beispielsweise industrielle Anlagen in ein virtuelles Kraftwerk integriert und dezentrale Erzeugungsanlagen mit flexiblen Verbrauchern gebündelt werden. Dabei werden die Energieflüsse von Industrieanlagen und Energieinfrastrukturen gemessen, hochauflösend und in Echtzeit verarbeitet. Der Standort wird somit zunächst lokal optimiert, indem Erzeugung und Verbrauch automatisiert aufeinander abgestimmt wird. Die darüber hinaus noch bestehenden Flexibilitäten und Überschüsse werden schließlich über das virtuelle Kraftwerk von MVV vermarktet.

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Themen: Energieeffizienz und Energiemanagement, Trends und Wissenswertes

Marco Probst

Autor: Marco Probst

Nach seinem Wirtschaftswissenschaftlichen Studium an der Universität Mannheim, stieg Marco Probst 2012 bei der MVV Energie AG ein. Seit 2019 ist er Leiter der Lösungsentwicklung bei MVV Enamic. Zuvor arbeitete er in den Bereichen Vertrieb und Business Development. In seiner jetzigen Rolle verantwortet er die Entwicklung und das Management von standardisierten Energieversorgungs- und Effizienzlösungen für B2B Kunden.

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