Strom aus PV-Anlagen optimal nutzen 09.06.2020, 09:18 Uhr

Gut aufgehoben: Sonnenenergie im virtuellen Kraftwerk

In virtuellen Kraftwerken bilden flexible Stromlieferanten wie Biogas-, Wasserkraft- und Power2X-Anlagen gemeinsam mit unflexiblen Wind- und Solarparks ein „Team der erneuerbaren Energien“. Die Flexiblen produzieren dann mehr Strom, wenn das Angebot von Wind- und Sonnenenergie gering ist. Gemeinsam unterstützen sie so die Energiewende. Ein Gastbeitrag von Philipp Henckes und Lotte Lehmbruck.

Das Unternehmen Next Kraftwerke handelt über die hauseigene Handelsabteilung Strom aus erneuerbaren Energien an verschiedenen europäischen Strombörsen und Regelleistungsmärkten. Foto: Next Kraftwerke

Das Unternehmen Next Kraftwerke handelt über die hauseigene Handelsabteilung Strom aus erneuerbaren Energien an verschiedenen europäischen Strombörsen und Regelleistungsmärkten.

Foto: Next Kraftwerke

An sonnigen Tagen kann Strom aus Photovoltaikanlagen zeitweise bis zur Hälfte des momentanen Stromverbrauchs in Deutschland decken. Laut dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg waren Ende 2019 in Deutschland Photovoltaik-Module mit einer Nennleistung von knapp 49 Gigawatt (GW) installiert, verteilt auf mehr als 1,7 Millionen Anlagen. Insbesondere die stetig gesunkenen Gestehungskosten für Anlagen zur Photovoltaik (PV) machen die Technologie neben Strom aus Windanlagen zu einer der zentralen Säulen für die Energiewende in Deutschland.

So wichtig der Strom aus Sonne und Wind ist, er hat für das Stromsystem einen entscheidenden Haken: Er ist schwer steuerbar und muss idealerweise dann verbraucht werden, wenn er entsteht. Wie lässt sich diese volatile Einspeisung managen?

Flexibel Energiequellen im Team nutzen

Als virtuelles Kraftwerk und Stromhändler beschäftigen sich das Unternehmen Next Kraftwerke mit Sitz in Köln seit mehr als zehn Jahren mit der Antwort auf diese Frage. Wir vernetzen rund 9.000 Anlagen über unsere Fernwirktechnik mit unserem Leitsystem. Darunter sind Biogas-, Wind- und PV-Anlagen, Wasserkraftwerke, Speicher, Power2X-Anlagen und auch industrielle Verbraucher.

Mit mehr als 4.000 PV-Anlagen in ganz Deutschland ist Next Kraftwerke zudem der größte Direktvermarkter von PV-Strom hierzulande. Diese in der Regel gewerblichen PV-Anlagen haben eine Gesamtleistung von 3,4 Gigawatt. Die kleinste Anlage ist 100 Kilowatt groß, die größte 24 Megawatt.

Photovoltaik liefert sauberen Strom. Bild Next Kraftwerke/Jennifer Braun

Durch die Technik des Unternehmens lassen sich Live-Daten aller Anlagen im virtuellen Kraftwerk auslesen, deren Verhalten prognostizieren und steuern. Damit ist das virtuelle Kraftwerk in der Lage, Flexibilitätsoptionen zu nutzen, um die volatile Einspeisung von Sonne und Wind auszugleichen. Die Idee: Flexible Anlagen wie Biogas-, Wasserkraft- und Power2X-Anlagen bilden gemeinsam mit Wind und Sonne ein Team der Erneuerbaren und produzieren dann mehr Strom, wenn das Angebot von Wind- und Solarenergie gering ist. Das hat den angenehmen Nebeneffekt, dass in diesem Fall auch die Preise an der Börse steigen und somit die Erlöse der Betreiber höher ausfallen.

PV-Anlagen gekonnt einbinden

Was ist aber mit den PV-Anlagen? Sie sind zwar nicht flexibel, dennoch bestens aufgehoben in einem virtuellen Kraftwerk und wichtiger Partner im Zusammenspiel der Technologien. Das hat mehrere Gründe.

Der Strom aus Anlagen der erneuerbaren Energien wird meist im Rahmen der Direktvermarktung an der Strombörse gehandelt. Hier erleichtern virtuelle Kraftwerke den Zugang zum Markt. Sie unterstützen die Betreiber bei der Herstellung der verpflichtenden Fernsteuerbarkeit und übernehmen Pflichten, die mit der Direktvermarktung einer Anlage einhergehen. Denn jeder Stromproduzent hat ab einer bestimmten Größe zum Beispiel die Aufgabe, täglich für jede Viertelstunde des Folgetages zu definieren, wie viel er produziert und wo er diese Strommengen auf Abnehmerseite unterbringt. Kommt es zu Abweichungen von diesen gemeldeten Werten, werden Vertragsstrafen fällig.

Ein Zusammenschluss dezentraler Stromerzeuger von erneuerbaren Energien, von flexiblen Stromverbrauchern und Batterien zum Zweck einer gemeinsamen Stromvermarktung und zur Übernahme von Netzverantwortung, zum Beispiel durch die Bereitstellung von Regelenergie. Bild: Next Kraftwerke

Einspeisung akkurat prognostizieren

Gerade für volatile erneuerbare Energien sind Prognosen für den kommenden Tag aber eine große Herausforderung. Wolkenbildung, Windböen oder Staub, der Paneele bedeckt – ganz genau lässt sich dies schwerlich voraussehen. Hier hilft ein „Teamgedanke“. Der Ansatz: Nicht eine Anlage wird betrachtet, sondern eine Gruppe von Anlagen. So eine Gruppe kann Biogas-, Wind- und PV-Anlagen, Wasserkraftwerke, Speicher, Power2X-Anlagen und auch industrielle Verbraucher enthalten. Die Idee dahinter: Wird die mögliche Einspeisung vieler Anlagen miteinander kombiniert, wird deren einspeisbare Menge kalkulierbarer.

Um bei Anlagen eine möglichst akkurate Prognose für die Einspeisung zu erstellen, nutzt das Kölner virtuelle Kraftwerk eine Vielzahl von Daten. Dazu zählen das Einspeiseprofil der Anlagen, Verbrauch- und Einspeisemessungen, Preise und nachgefragte Volumen an den Strommärkten wie auch Wetterdaten und geografische Daten.

Einspeisung für Strombörse optimieren

Ist die Prognose erstellt, vermarkten wir den Strom in Auktionen am „Day Ahead Markt“, also am Spotmarkt der Leipziger Strombörse European Energy Exchange (EEX). Wir verkaufen den Strom also am Tag vor der physischen Lieferung in Blöcken von 15 Minuten. Kommt es am Tag der Lieferung zu Abweichungen von der prognostizierten und verkauften Menge, was der Normalfall ist, gleichen wir diese im so genannten „Intraday“-Handel aus. Hierbei wird kontinuierlich Strom gekauft und verkauft, der noch am gleichen Tag geliefert wird. Eine Position kann in Deutschland zum Beispiel bis zu fünf Minuten, bevor sie fällig ist, gehandelt werden. Daher ist es möglich, durch Zu- oder Verkauf sehr kurzfristig noch prognostizierte Mengen zu korrigieren, um Strafen zu verhindern.

Ein typischer Preisverlauf am Intradaymarkt. Bild: Next Kraftwerke

Teamarbeit für die Energiewende lohnt sich

Im Rahmen dieser Direktvermarktung erhalten die Betreiber sowohl die Börsenerlöse und die Marktprämie. Außerdem erhalten sie eine Managementprämie als Zusatzerlös, die bei Neuanlagen in die Marktprämie eingepreist ist. Der Vermarkter wiederum erhält einen Teil der Managementprämie für seine Vermarktungsleistung. Je besser die Prognose, desto besser können die Händler das Portfolio vermarkten, desto weniger Strafen entstehen und desto mehr bleibt am Ende von Markt- und Managementprämie für Anlagenbetreiber und Vermarkter übrig.

PV-Anlagen sind daher im virtuellen Kraftwerk sehr gut aufgehoben. Die aggregierten Datenmengen verbessern die Prognosegenauigkeit; Portfolioeffekte helfen, ihre Volatilität auszugleichen und ein aktiver Intraday-Handel unterstützt dabei, Strafen für verbleibende schiefe Prognosen zu vermeiden. Gleichzeitig ist die PV aber auch für die anderen Technologien wichtig: Die prognostizierte Menge an verfügbarem PV-Strom entscheidet auch über die Menge an Strom, die durch andere Produzenten geliefert werden muss, um den Bedarf zu decken. Dies kann Hinweise auf Preisentwicklung an der Börse geben – was wiederum zu einer optimalen Vermarktung der anderen Technologien beiträgt. Speisen diese tendenziell ein, wenn der Wind weniger weht und die Sonne schwächer scheint, stabilisiert dies das System als Ganzes. Halten wir also fest: Ob flexibel oder nicht, die Energiewende ist Teamarbeit.

www.next-kraftwerke.de

Von Philipp Henckes und Lotte Lehmbruck

Philipp Henckes Energy Meteorologist Next Kraftwerke& Lotte Lehmbruck Deputy Head of Communication and Market Research Next Kraftwerke Lehmbruck@next-kraftwerke.de

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