Virtuelle Kraftwerke – Zentraler Baustein für die Energiewende

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Ein Gastbeitrag von Katja Reisswig von technewable.net

Virtuelle Kraftwerke spielen für das Gelingen der Energiewende eine zentrale Rolle. Zu diesem Schluss kommt eine Studie von PwC aus dem Jahr 2012. Virtuelle Kraftwerke übernehmen wichtige Aufgaben. Sie werden zukünftig einen Beitrag zur Netzstabilität leisten und das Stromversorgungsnetz mit den sogenannten Systemdienstleistungen versorgen.

Als Virtuelles Kraftwerk versteht man die Koordination und „zentrale Steuerung“ von mehreren Energieerzeugungsanlagen, die vorwiegend ihren Strom aus regenerativen Energien gewinnen.[1] Unter Systemdienstleistungen werden die Leistungen der Netzbetreiber verstanden, die dafür Sorge tragen, dass ein zuverlässiger und sicherer Netzbetrieb möglich ist. Die wichtigsten Systemdienstleistungen im Netz sind die Frequenzhaltung, die Spannungshaltung, der Versorgungswiederaufbau und das Netzengpassmanagement. Die Systemdienstleistungen werden auf unterschiedliche Weise erbracht. Üblicherweise werden dazu konventionelle Kraftwerke eingesetzt, die Energieträger wie Kohle, Öl und Gas nutzen. Alternativ dazu gibt es Pumpspeicher oder Netzbetriebsmittel wie Transformatoren und Blindleistungskompensationsanlagen.[2]

Das folgende Animationsvideo verdeutlicht unterhaltsam und informativ, wie das heutige Stromnetz funktioniert und wie es in Zukunft funktionieren könnte.

Virtuelle Kraftwerke leisten genau so viel wie ein Großkraftwerk

Der große Vorteil von Virtuellen Kraftwerken ist, dass sie viel Potenzial für die Bildung und Nutzung von Synergieeffekten haben. Durch den Zusammenschluss vieler einzelner Kraftwerksanlagen, die ihre Energie aus erneuerbaren Energiequellen gewinnen und ihrer zentralen Steuerung, bilden sie ein Konglomerat, welches dem eines Großkraftwerks gleichkommt. Sie können dadurch nicht nur ihre Leistung steigern, d.h. höhere Stromlasten ins Netz einspeisen, sondern sie lassen sich ebenfalls besser steuern. So wird eine sinnvolle Nutzung und Koordination der einzelnen Anlagen möglich.

Das bringt viel Potenzial für die Gestaltung des zukünftigen Stromversorgungsnetzwerkes mit sich. Zum einen können darüber Kapazitätsdienstleistungen für Smart-Grids bereitgestellt werden. Zum anderen können konventionelle Kraftwerke und Atommeiler nach und nach geregelt abgelöst werden, ohne dass eine Unterversorgung zu befürchten ist. Darüber hinaus ist mit Virtuellen Kraftwerken die Beteiligung an den Strombörsen und am Regelenergiemarkt möglich, da diese die entsprechenden Kapazitäten mitbringen, die dafür notwendig sind. Ein einzelnes regeneratives Kraftwerk würde nicht die Zulassung an den Strommärkten erhalten – ein Virtuelles Kraftwerk, welches aus dem Zusammenschluss vieler regenerativer Kraftwerke besteht, hingegen schon.

Das konnte die NEXT Kraftwerke GmbH unter Beweis stellen, die mit ihrem Kraftwerks-Pool „Next Pool“ die Zulassung in allen Regelzonen in Deutschland erhalten hat.[3] Es zeigt auch, Virtuelle Kraftwerke sind keine Fiktion, sondern bereits in der Realität angekommen. Der Vorteil einer Beteiligung am Strommarkt ist, dass sich darüber der wirtschaftliche Nutzen der Anlagen erhöht.[4] So kann beispielsweise aufgrund der zentralen Steuerbarkeit der einzelnen Anlagen die Stromzufuhr ins Netz gesteigert werden, wenn der Bedarf nach Strom steigt. Zugleich steigen in der Regel die Preise für Strom am Strommarkt, was durch die Beteiligung an diesem, die Erlöse erhöht und den Kraftwerksbetreibern zugutekommt.

Virtuelle Kraftwerke sind ein zentraler Baustein für die sichere Energieversorgung durch regenerative Energiequellen in der Zukunft. Zwei entscheidende Punkte, die im Bereich der Energiewende immer wieder heiß diskutiert werden, leisten Virtuelle Kraftwerke Vorschub. Zum einen ist es das Argument der Wirtschaftlichkeit von regenerativen Energieanlagen und zum anderen die Frage nach der Zuverlässigkeit der Stromversorgung über diese. Für beide Bereiche liefern Virtuelle Kraftwerke Lösungsansätze, die es zukünftig ermöglichen sowohl ohne konventionelle Kraftwerke als auch ohne Atommeiler auszukommen.

Forschungsprojekte „Kombikraftwerk 1“ und „Kombikraftwerk 2“ belegen technische Machbarkeit

Das dies möglich ist wurde in zwei groß angelegten Forschungsprojekten untersucht, die vom Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) durchgeführt wurden. Das erste Projekt „Kombikraftwerk 1“ wurde bereits im Jahr 2007 erfolgreich beendet und ein zweites darauf aufbauendes Pilotprojekt „Kombikraftwerk 2“ gestartet. Hier wurden jüngst, am 30. Oktober 2013, die Projektergebnisse präsentiert.[5] Aus diesen geht hervor, eine komplette Umstellung auf regenerative Energiequellen ist möglich.

„Die Berechnungen zeigen: Eine sichere und stabile Stromversorgung Deutschlands aus 100% erneuerbaren Quellen ist zukünftig technisch möglich, wenn erneuerbare Erzeugung, Speicher und Backupkraftwerke mit erneuerbarem Gas intelligent zusammenwirken.
Der Modellversuch hat gezeigt: Erneuerbare Energien können technisch schon heute wichtige Systemdienstleistungen erbringen. Die Rahmenbedingungen zur Markt –
und Systemintegration müssen dafür angepasst werden. Um die Netzsicherheit zu gewährleisten müssen auch dezentrale Erneuerbare Energien – Anlagen mit sicheren und leistungsfähigen Kommunikationsstandards überwacht und gesteuert werden können.
Durch die Verknüpfung in Kombikraftwerken erweitert sich dabei der Handlungsspielraum.“[6]

Das Projekt wurde unter Beteiligung von Partnern aus Industrie, Politik und Wissenschaft durchgeführt. Es wurde vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit finanziell gefördert.

Somit kann der Ausbau dezentraler Erzeugungsstrukturen in Zukunft einerseits die entstehende Lücke, die sich aus der Abschaltung von Kernkraftwerken und konventionellen Kraftwerken entsteht, schließen und andererseits eine echte Alternative zu Großkraftwerken bilden, insofern sie in die Kraftwerkseinsatzplanung besser integriert werden. Sie würden dann, laut PwC-Studie, zur Ausschöpfung weiterer Wertschöpfungspotenziale beitragen.[7]

Fazit: Virtuelle Kraftwerke bilden damit einen wichtigen Bestandteil in der Energiewende und dem Umbau des Energieversorgungssystems hin zu den erneuerbaren Energien.


Quellen:

[1] Virtuelle Kraftwerke als wirkungsvolles Instrument für die Energiewende, 26.09.13 PwC-Studie

[2] Systemdienstleistungen im Stromversorgungssystem (26.09.13)

[3] Das Unternehmen Next Kraftwerke erhält Zulassung in allen Regelzonen (18.11.13)

[4] vgl. [1]

[5] Kombikraftwerk 2 demonstriert: Sicherer Stromnetzbetrieb bei 100% Erneuerbaren Energien in Zukunft möglich

[6] Ergebnispräsentation von Kombikraftwerk 2 vom 30.10.2013, Folien 15-17

[7] vgl. [1]


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Katja Reisswig von technewable.net
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Der Blog technewable.net von Katja Reisswig berichtet über Themen rund um die Energiewende und Green Economy aus den Bereichen Erneuerbare Energien, Energieeffizienz, Ressourcenschutz und nachhaltigen Konsum. Er ist an Start-ups, Unternehmen, Organisationen und Personen adressiert, die in diesen Bereichen tätig sind oder sich besonders dafür interessieren.

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