Sektorenkopplung

Virtuelles Kraftwerk sorgt für sichere Stromversorgung und Netzstabilität

Next Kraftwerke GmbH

Erneuerbare Energien leisten im Zuge der Energiewende einen immer größeren Beitrag zur Stromerzeugung. Intelligent vernetzt, ist es mit vielen einzelnen, dezentralen Anlagen möglich, signifikante Mengen an flexibler Leistung in Form von Regelenergie bereitzustellen. Das stabilisiert das Stromnetz und sorgt für Versorgungssicherheit.

Strom ist nicht immer gleich viel wert. Diesen einfachen Umstand machen sich inzwischen nicht mehr nur die großen Energieversorger zunutze. Die Next Kraftwerke GmbH vernetzt dezentrale erneuerbare Energien und flexible Verbraucher über modernste Fernwirktechnik in einem sogenannten Virtuellen Kraftwerk.

Hier wird Strom produziert und verbraucht, wenn es für das Gesamtsystem sinnvoll ist. Schwankungen im Stromnetz werden so ganz einfach ausgeregelt - ein wichtiger Beitrag für die Energiewende.

von: Tobias Romberg, Next Kraftwerke GmbH

Im Zuge der Energiewende hat die Anzahl dezentraler Anlagen zur Stromerzeugung drastisch zugenommen. Anstelle von einigen wenigen Großkraftwerken wird nun ein großer Teil der Stromproduktion von Anlagen gemeistert, deren Bemessungsleistung häufig ein Megawatt nicht überschreitet. Darüber hinaus ist eine Vielzahl der neuen Anlagen, die in den letzten Jahren ans Netz gegangen sind, Fotovoltaik- und Windkraftanlagen, die stark von Wetterbedingungen abhängig sind. Die Frage, die sich in diesem Kontext stellt, ist: Was tun, wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht wie prognostiziert scheint? Eine Antwort darauf ist die Vernetzung von dezentralen Anlagen in einem Virtuellen Kraftwerk, in dem auch Biogas-, Biomethan- und KWK-Anlagen vernetzt sind. Diese gasbasierten Anlagen lassen sich problemlos mithilfe einer speziellen Fernsteuertechnik von einer zentralen Leitstelle aus steuern. Gemeinsam vernetzt ist es mit diesen Einzelanlagen möglich, signifikante Mengen an flexibler Leistung zur Stromnetzstabilisierung in Form von sogenannter Regelleistung bereitzustellen.

Im Virtuellen Kraftwerk von Next Kraftwerke sind mehr als 1.362,7 MW an Minutenreserve und mehr als 841,7 MW an Sekundärreserveleistung verfügbar. Die Leitstelle des Virtuellen Kraftwerks steuert die vernetzten Anlagen auf Befehl der Übertragungsnetzbetreiber vollautomatisch und kann so im Falle von Netzschwankungen die Stromproduktion drosseln oder erhöhen und die Schwankungen ausgleichen. Die Kommunikation erfolgt in diesem Fall über eine verschlüsselte Maschine-zu-Maschine-Kommunikation innerhalb weniger Sekunden. Die Aufgabe der Netzfrequenzstabilisierung durch Lieferung von Regelenergie ist in der Vergangenheit in der Regel von großen Gas- oder Kohlekraftwerken übernommen worden.

Netzstabilität im Detail

Aber was bedeutet die Bereitstellung von Regelenergie nun konkret? Denn gerade bei gasbetriebenen Anlagen steht die Stromproduktion nicht immer an erster Stelle. Bei den Blockheizkraftwerken (BHKW) der Energielenker aus Greven z. B. liegt der Schwerpunkt eher auf der Wärmeproduktion. So versorgt etwa eine der Energielenker-Anlagen in Gronau mit ihren 250 kW Leistung die nebenstehende Behinderteneinrichtung inklusive der zugehörigen Werkstätten und Schule sowie weitere Nahwärmeabnehmer wie ein Schwimmbad mit jährlich etwa 1,5 GWh Wärme. Durch die Einbindung in das Virtuelle Kraftwerk ist es mit dieser Anlage dennoch möglich, über die Bereitstellung von Nahwärme hinaus für die Stabilisierung des deutschen Stromnetzes zu sorgen.

Für den Betreiber der Anlage, Stefan Kienz, sind die Einschränkungen, die sich aus der Wärmelieferungsverpflichtung ergeben, nicht so tiefgreifend wie häufig angenommen wird. „Die Pufferspeicher unserer Anlagen federn auch längere Regelenergieabrufe problemlos ab. Selbst einstündige Abrufe haben wir bereits hinter uns gebracht, ohne dass es zu Einbußen in der Wärmelieferung gekommen wäre“, hält Kienz fest. „Bei ganz kurzen Abrufen müssen wir nicht einmal auf die Pufferspeicher zurückgreifen, da Wärme ja ein recht träges Medium ist und sich kurzfristige Schwankungen der Stromproduktion nicht direkt in der Wärmeproduktion bemerkbar machen.“ Momentan werden die Anlagen in der Minuten- und Sekundärreserve eingesetzt.

Netzstabilität im Überblick

Schon heute leisten gasbetriebene dezentrale Anlagen einen wichtigen Beitrag zur Stabilisierung des deutschen Stromnetzes. Es wird deutlich, dass Flexibilität – also möglichst schnell die Stromproduktion an geänderte Netzbedingungen anzupassen – ein sehr wertvolles Gut ist. Dies ist ein Vorteil, den viele dezentrale Anlagen gegenüber großen Kraftwerken besitzen, die oft träge und nur in sehr großen Schaltblöcken reagieren können. Darüber hinaus sind die Preise am Regelenergiemarkt in den letzten Jahren stark gesunken. Dies ist zu einem großen Teil auf die stark angestiegene Liquidität an den kurzfristigen Handelsmärkten mit der Einführung der Direktvermarktung im EEG 2012 zurückzuführen. So haben sich die gehandelten Mengen am Intraday-Markt der EPEX SPOT seit Januar 2012 nahezu verdreifacht. Ein Großteil dieses Anstiegs geht auf das Konto von Direktvermarktern und Virtuellen Kraftwerken, die Prognosekorrekturen von fluktuierenden erneuerbaren Energien im Intraday-Markt handeln. Dies wiederum bedeutet, dass Volatilitäten im System immer besser von den Marktakteuren am Spotmarkt abgefangen werden, bevor sie überhaupt über die Lieferung von Regelleistung netzseitig abgefedert werden müssen. Dementsprechend sind die vergleichsweise recht teuren Abrufe von Regelenergie stark gesunken.

Sicherlich sind manche dieser Entwicklungen auf Einmaleffekte zurückzuführen, die regulatorisch auf einer stärkeren Marktorientierung der erneuerbaren Energien seit dem EEG 2012 basieren. Spätestens mit dem Austritt der konventionellen Überkapazitäten aus dem deutschen Strommarkt mit dem Beginn der 2020er-Jahre werden die Würfel an den kurzfristigen Strommärkten neu geworfen. Doch auch dann werden Virtuelle Kraftwerke weiter mitmischen und ihren Beitrag zum Gesamtsystem leisten, denn aggregierte Flexibilität wird ein wertvolles Gut zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit bleiben.

Über den Autor:
Tobias Romberg ist Projekt Manager im Bereich  Innovation und Development und kümmert sich bei Next Kraftwerke u. a. um Flexibilisierungskonzepte von Erneuerbare-Energie-Anlagen.

Kontakt:
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