Kombikraftwerk

So funktioniert ein virtuelles Kraftwerk

Erneuerbare Energiequellen bringen ein großes Problem mit sich: Ihre Stromproduktion ist von äußeren Faktoren wie Wetter und Standort abhängig, wodurch die Stromerzeugung extrem flexibel ist. Mit virtuellen Kraftwerken kann diese Flexibilität genutzt werden. Das soll sich für Erzeuger und Verbraucher auszahlen.

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Virtuelle Kraftwerke sorgen für günstigen Strom und verlässliche Versorgungssicherheit.

Ein virtuelles Kraftwerk, das klingt erst einmal wie eine esoterische Online-Abzocke. Tatsächlich handelt es sich dabei aber um ein sehr nützliches System, das Stromanbieter, -verbraucher und -speicher zusammenbringt. Der Begriff virtuell bedeutet in diesem Kontext, dass das Kraftwerk auf verschiedene Standorte aufgeteilt ist. Diese Standorte sind miteinander vernetzt und werden zentral gesteuert. So kann Energie aus Photovoltaik, Wasser- und Windkraft in das Kraftwerk eingebunden und an Verbraucher und Speicher weitergegeben werden. Virtuelle Kraftwerke werden auch als Kombikraftwerke, Schwarmkraftwerke oder DEA-Cluster bezeichnet.

Immer ausreichend Strom

Das virtuelle Kraftwerk sorgt dafür, dass Leistung und Verbrauch intelligent gemanagt werden und sich so die Waage halten. Bei Leistungsspitzen in der Energieerzeugung versucht die Steuerung geeignete Abnehmer für den überschüssigen Strom zu finden. Das können zum Beispiel Maschinen von Unternehmen sein, die zeitlich flexibel genutzt werden können. Der Strom kann aber beispielsweise auch für das Laden von Elektrofahrzeugen genutzt werden. Für die Abnehmer wird der Strom dadurch enorm günstig, da der überschüssige Strom weniger kostenintensiv ist, als beispielsweise Strom an Zeitpunkten von Bedarfsspitzen.

https://youtu.be/Et0JEd9BXM8

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Auch diese Bedarfsspitzen lassen sich mit virtuellen Kraftwerken ausgleichen. Da ein virtuelles Kraftwerk die Synergien mehrerer Einzelkraftwerke nutzt, können weitere Erzeuger zugeschalten werden, sobald Spitzenlasten auftreten. Äußere Einflüsse wie wechselhaftes Wetter, das erneuerbare Energieerzeuger ansonsten einschränkt, haben dadurch geringere Auswirkungen auf die Verfügbarkeit von Strom. Der positive Effekt lässt sich zusätzlich verstärken: Mit einem Energiespeicher, wie zum Beispiel ein Pumpspeicherkraftwerk, kann zusätzliche Energie gespeichert und dadurch jederzeit genutzt werden.

Stromversorgung stabilisieren

Für die Verbraucher bringen virtuelle Kraftwerke zwei Vorteile mit sich: Einerseits die erwähnten Energiekosten-Einsparungen, andererseits ein stabiles Stromnetz und somit absolute Versorgungssicherheit. Bisher sind konventionelle Kraftwerke nötig, um die Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Steigen die Bedarfsspitzen müssen die Kraftwerke innerhalb weniger Sekunden reagieren und mehr Strom einspeisen. Sinkt der Verbrauch hingegen, muss die Erzeugung schnell verringert werden, da das Netz ansonsten zusammenbricht. Diese Flexibilität fehlt den erneuerbaren Energiequellen derzeit noch, mit virtuellen Kraftwerken könnte sich das aber schnell ändern.

Umsetzung virtueller Kraftwerke

Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE beschäftigt sich bereits seit einiger Zeit mit virtuellen Kraftwerken. Mit den Projekten Kombikraftwerk 1 und 2 arbeitet das Institut an der Realisierung einer rein regenerativen Stromversorgung. Innerhalb des Projekts werden erneuerbare Energien wie Bioenergie, Wasserkraft und Geothermie mit Speichern und Verbrauchern Verbunden. Durch die Verbindung der dezentralen Anlagen kann die schwankende Erzeugung der Erneuerbaren gut ausgeglichen werden.

https://youtu.be/JqaeYaSAnFE

Das Fraunhofer IEE entwickelte dafür eine eigene Software und verknüpfte einige real existierende Energieanlagen in Deutschland. Der deutsche Stromverbrauch wurde im Maßstab 1:10.000 nachgestellt und das virtuelle Kraftwerk so getestet. Bereits im ersten Projekte zeigte sich, dass ein Kombikraftwerk auf Basis erneuerbarer Energien realisierbar ist. Im zweiten Projekte beschäftigte sich das Forschungsinstitut noch eingehender mit der Problematik der Netzstabilisierung. Das Projekt Kombikraftwerk 2 zeigte, wie eine sichere und stabile Stromversorgung gelingen kann.

Internationale Beispiele

Das Energieunternehmen Next Kraftwerke hat auch bereits ein virtuelles Kraftwerk namens Next Pool in Betrieb. Das Unternehmen hat dafür ein Kundenportal eingerichtet, auf dem Anlagenbetreiber ihre Anlage im virtuellen Kraftwerk verwalten können. Die Plattform kann entweder im Browser oder in der App aufgerufen werden. Das 2009 gegründete Energieunternehmen beschäftigt mittlerweile 139 Mitarbeiter und erzielt einen jährlichen Umsatz von 283 Millionen Euro.

Auch der norwegische Energiekonzern Statkraft mit Sitz in Oslo betreibt ein Kombikraftwerk. Zusammen verwalten die Unternehmen insgesamt 10.000 Megawatt Leistung. Gemeinsam mit dem Partner energy & meteo hat das Unternehmen eine Software entwickelt, die mit der Hardware aller Anlagenhersteller kompatibel ist. Für Kunden bedeutet das eine unkomplizierte und schnelle Integration der Anlage in das virtuelle Kraftwerk. In Europa ist Statkraft der größte Erzeuger von erneuerbarer Energie und beschäftigt rund 4.200 Mitarbeiter. 3,7 Milliarden Euro Umsatz macht das Unternehmen jährlich.

https://youtu.be/Lfaznjlv4-k

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