Die Energieversorgung befindet sich im Umbruch. Mit dem Ausstieg aus der Kernenergie im Jahr 2010 begann in Deutschland endgültig das Zeitalter der erneuerbaren Energien.

Mit seinem Energiekonzept will Deutschland weltweit Vorreiter einer zukunftsfähigen Energieversorgung werden. Bis zum Jahr 2050 soll die Energieversorgung hierzulande überwiegend durch regenerative Energien gewährleistet sein.

Erneuerbare Energien tragen inzwischen bereits ein Drittel zur Bruttostromerzeugung bei. Wind, Sonne und Biomasse sind schon heute die wichtigsten Stromquellen. Eine verbrauchsnahe dezentrale Energieerzeugung wird das aktuelle Versorgungssystem ablösen.

Mit dem Ausstieg aus der Kernenergie begann die Energiewende.

Die Stromeinspeisung unterliegt damit zunehmend wetter- und tageszeitbedingten Schwankungen.

Die Vielzahl und Vielfalt der dezentralen Kraftwerke erfordert eine neue Betriebsführung des Stromnetzes, das intelligente Netz. Im Zuge der Dezentralisierung und gleichzeitigen Digitalisierung der Energieversorgung entstehen virtuelle Kraftwerke, die das Stromnetz stabilisieren und bei der Vermarktung des regenerativ erzeugten Stroms helfen.

Das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch wird bislang über Regelenergie aus überwiegend konventionellen Großkraftwerken hergestellt. Diese laufen dafür immer öfter jedoch wenig effizient im Teillastbetrieb. In Zukunft wird es jedoch immer weniger konventionelle Großkraftwerke geben, die in die Bresche springen, wenn Wind, Sonne und Biomasse den Strombedarf nicht decken können.

In einem virtuellen Kraftwerk werden viele kleine Stromerzeugungsanlagen zusammengeschaltet.

Hier kommen die virtuellen Kraftwerke ins Spiel. Sie sind Zusammenschaltungen von vielen kleinen räumlich getrennten Stromerzeugungsanlagen und Energiespeichern verschiedener Art.

Sind in das virtuelle Kraftwerk Stromverbraucher eingebunden, kann das System unter anderem Produktion und Verbrauch aufeinander abstimmen. Intelligente Laststeuerungen, auch Demand-Side-Management (DSM) genannt, federn Leistungsspitzen ab.

Insbesondere die Industrie hält ein hohes DSM-Potenzial vor. Industriebetriebe können ihre Strombezugskosten senken, wenn sie kurzfristig auf die Preisschwankungen an der Strombörse reagieren.

Die Vermarktung des Stroms aus erneuerbaren Energien ist ein weiterer Faktor, der für die virtuellen Kraftwerke spricht. Die Bündelung kleiner Anlagen erleichtert die Marktintegration.

Idealerweise produzieren sie Strom dann, wenn der Preis an der Börse hoch ist und verbrauchen ihn, wenn er besonders günstig ist. Davon profitieren alle Beteiligten.

Betreiber einer Solar-, Wind-, Biogas- oder Wasserkrafterzeugungsanlage können im Rahmen der Direktvermarktung die Produktion der Nachfrage anpassen und so höhere Erlöse erzielen. Über den Verbund im virtuellen Kraftwerk ist es ihnen möglich, auch am Regelenergiemarkt teilzunehmen.

Im Verbund erwirtschaften kleinere Stromerzeugungsanlagen höhere Erträge als die einzelnen Anlagen dies könnten.

Neben der Vermarktung an der Börse kann die im virtuellen Kraftwerk gebündelte Fähigkeit zur flexiblen Erzeugung bzw. zum flexiblen Verbrauch aller daran angeschlossenen Anlagen auch auf dem Regelenergiemarkt angeboten und durch die Übertragungsnetzbetreiber abgerufen werden.

Im Verbund schaffen sie, was die einzelnen kleinen Anlagen nicht können: Sie stellen Regelenergie gesichert zur Verfügung. Standortnachteile oder Witterungseinflüsse werden größtenteils ausgeglichen. Somit können virtuelle Kraftwerke einen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten.

Virtuelle Kraftwerke bedürfen einer aufwendigen Steuerung.

Um virtuelle Kraftwerke betreiben zu können, ist eine teils aufwendige Steuerung der Anlagen notwendig, die die Erzeuger und Verbraucher in Echtzeit überwacht und deren Leistungsreserven kennt.

Das Beratungsunternehmen Frost & Sullivan schätzt, dass alleine mit Software für virtuelle Kraftwerke bis 2022 rund 123 Millionen Euro Umsätze möglich sind.

„Um virtuelle Kraftwerke optimal zu nutzen, müssen die Daten, die von jeder einzelnen Komponente generiert werden, inklusive Dachanlagen, Wechselrichtern, Energiemanagementsystemen und anderen dezentralen Ressourcen in einem zentralen System verarbeitet werden”,

zitiert der Europäische Wirtschaftsdienst EUWID Frost & Sullivan Energy & Environment Research Analyst Rajalingam A C.

„Solch ein einheitliches Stromnetzwerk bringt enorme technische Herausforderungen für die gemeinsame Nutzung von Daten durch individuelle Systeme mit sich.”

Ohne virtuelle Kraftwerke wird der Umbau der Energieversorgung nicht gelingen. Sie sind die Schlüsseltechnologie für die Energiewende, denn sie machen die erneuerbaren Energien steuerbar und zukunftssicher.

Durch die Vernetzung Tausender dezentraler Energieanlagen wird zudem ein Mehrwert für alle Beteiligten generiert. Um die fluktuierenden Einspeisungen von Wind- und Solaranlagen auszugleichen, sind Kraftwerke mit gut steuerbarer Leistung sowie Energiespeicher wichtige Bausteine der virtuellen Kraftwerke.

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