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Ausgewählte Ausgabe: 6-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Virtuelle Kraftwerke für flexible Energiemärkte

ENERGIEWIRTSCHAFT | In den zurückliegenden Jahren haben zwei Trends die Stromversorgung bestimmt: der starke Anstieg der dezentralen und der Ausbau der regenerativen Stromerzeugung, die vor allem in den Verteilnetzen stattfinden. Angesichts dieser Entwicklung gewinnen virtuelle Kraftwerke immer mehr an Bedeutung. Überwacht und gesteuert über ein Dezentrales Energie-Management-System werden sie gemeinsam mit Demand Response betrieben. Das Demand Side Management soll zur Flexibilisierung der Industrie beitragen. Da der Ausbau der Übertragungsnetze nur schleppend vorankommt, kann die Nutzung von lastseitiger Flexibilität einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten.


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Die Energiewende erfordert vielfältige Maßnahmen, die wie Puzzlesteine ineinandergreifen müssen.

Derzeit verändern vor allem vier Faktoren den Elektrizitätssektor: anhaltende Marktvolatilität, ein wachsendes Umweltbewusstsein, eine zunehmende Bedeutung von Nachhaltigkeit in unserer Kultur sowie der immer stärker werdende Trend zur Digitalisierung. Vor diesem Hintergrund können virtuelle Kraftwerke eine wichtige Rolle in der Energieversorgung übernehmen, indem sie Flexibilitäten aggregieren und eine Vermarktung ermöglichen. Davon profitiert vor allem der Aggregator oder Dispatcher. Überwacht und gesteuert über ein Dezentrales Energie-Management-System (DEMS), werden virtuelle Kraftwerke gemeinsam mit Demand-Response-Funktionalitäten betrieben. Demand Response unterstützt dabei eher die Netzdienlichkeit und damit den Verteilnetzbetreiber. Dieser kann sich teure Ausbaukosten sparen, indem er Flexibilitäten und kritische Netzsituationen nutzt. Zusätzliche Anforderungen ergeben sich durch die fortschreitende Urbanisierung (zum Beispiel der Bau neuer Stadtteile wie die Seestadt Aspern in Wien, die energetisch teilautark sind und teilweise über intelligente Gebäude verfügen) sowie durch die zunehmende Flexibilisierung der Industrie.
Wie aktuelle Beispiele zeigen, wird die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zunehmend wichtiger. Immer wieder kommt es zur Abregelung von regenerativen Kraftwerken. Power-to-Heat-Anlagen könnten genau in solchen Zeiten überschüssigen Strom aus dem Netz ziehen und in Wärme verwandeln. Eine weitere Alternative wäre es, Strom in Wasserstoff umzuwandeln, der in einen Produktionsprozess, zum Beispiel in der Stahlproduktion, oder in ein Gasnetz eingespeist werden könnte. Nachladevorgänge würden hierbei entfallen. Regelleistung ist das zentrale Steuerorgan, das zur Sicherheit der Stromversorgung und der Frequenzhaltung in elektrischen Energieversorgungsnetzen verantwortlich ist. Die Aggregation von Sekundärregelleistung (SRL) und Minutenreserveleistung (MRL) bot bisher den entscheidenden Anreiz für virtuelle Kraftwerke. Regelenergie wird zwar immer wichtiger, um Schwankungen von Windkraft und Solarenergie auszugleichen, die erzielbaren Preise dafür befinden sich aber in den letzten Jahren massiv unter Druck. Deshalb ist eine kostengünstige Einbindung und Verwaltung durch Nutzung einer gemeinsamen Plattform ein Muss. Pooling-Lösungen, wie sie virtuelle Kraftwerke darstellen, ermöglichen es auch kleinen Stromerzeugern, an diesem zeitweise attraktiven Markt teilzunehmen.
Siemens bietet für derartige Aktivitäten eine komplexe Software-Lösung an, die neben der Querverbundsoptimierung für die Wärme und klassische Stromerzeugung auch den hoch automatisierten Ablauf der Vermarktung von Regelenergie aus einem Pool von mehreren kleinen Stromerzeugern sowie Betreibern von flexiblen Lasten ermöglicht. Die Lösung umfasst im Einzelnen:

  •  Querverbundsoptimierung,
  •  Abdeckung der gesamten Lieferkette (Überwachung der Verfügbarkeit einzelner Anlagen, Preisprognosen, Auktionen, Überwachung der Bereitstellung, Reserve Dispatch und Abrechnung) und
  •  Prognosemethoden, so dass zum Beispiel die Anwender anhand von Datenanalysen die Aussteuerung der Energieproduktion dem Markt anpassen können.

Demand Response ist eine kurzfristige und planbare Veränderung der Verbraucherlast als Reaktion auf Preissignale im Markt oder auf eine Aktivierung im Rahmen einer vertraglichen Leistungsreserve.

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Autoren

Dipl.-Ing. Thomas Dürr

Jahrgang 1964, Studium der Elektrotechnik an der Technischen Universität Erlangen-Nürnberg. Seit 1990 bei der Siemens AG tätig. Derzeit Business Developer Virtuelle Kraftwerke und Microgrids, Business Unit Digital Grid in der Division Energy Management, Siemens AG, Nürnberg.
thomas.duerr@siemens.com

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