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6 | 2015

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IT & Management

IT & Management Dezentrale Erzeugungsanlagen integrieren und intelligent steuern Neue VPP-Generation baut viele Brücken VIRTUELLE KRAFTWERKE | Mit technologisch fortgeschrittenen, integrierten Virtual Power Plants (VPP) haben Stadtwerke es selbst in der Hand, die Brücke zu einer Vielzahl von dezentralen Energieerzeugern und -verbrauchern zu bauen. Die Verknüpfung von Energiehandel, Netzstabilität, Energiespeicherkapazitäten und Demand Response Management in einem System bietet die richtigen Antworten auf die Herausforderungen der Energiewende. Rundum-Optimierung mit dem Virtual-Power-Plant-Manager. Die Energiewende gleicht einer Revolution der Massen: Tausende von Kleinund Kleinstanlagen, ob PV, Wind, Biogas oder BHKW, speisen in der ganzen Bundesrepublik Energie in das Mittel- und Niederspannungsnetz ein oder halten Speicherleistungen bereit. Der Energiemarkt in Deutschland ist dadurch in den letzten Jahren auch ein Stück weit „anarchistischer“ geworden. Umso bedeutender ist es nun für Stadtwerke, mit diesen sich rasant vermehrenden Assets zu arbeiten und dezentrale Stromerzeugungsanlagen, Speicher und industrielle Verbrauchsanlagen intelligent zu verknüpfen. Die Vision: Virtual Power Plants (VPP) der neuen Generation nutzen die Flexibilität einer Vielzahl dezentraler Anlagen und leisten allein durch einen sekundenschnell angepassten und aufeinander abgestimmten Verbrauch den entscheidenden Beitrag, um die Netze zu stabilisieren. Durch die Einbindung all dieser Anlagen in ein integriertes Energiesystem können Stadtwerke und Direktvermarkter auf kommerzieller Ebene ihren Energiehandel optimieren und für sich selbst, Industrie- und Gewerbekunden und partizipierende Anlagenbetreiber neue, lukrative Geschäftsfelder erschließen. Doch noch stehen diese Modelle am Anfang. Traditionelle VPP, die ihre einzelnen Anlagen wie ein klassischer Leitstand direkt kontrollieren, sind noch nicht in der Lage, eine Vielzahl von Assets in ein System zu integrieren und intelligent zu steuern. Voraussetzung dafür sind Technologien, die die Anforderungen einer Vielzahl von integrierten Anlagen auf einem hohen Level abstrahieren, flexibel auf Systemanfragen eingehen und aggregierte Profile schaffen können. Dazu gehört die Bündelung von optimierten Lösungen für Energiehandel, stabile Netze, Demand Response Management und Energiespeicherleistungen. Fortgeschrittene VPP ergänzen Leitstände Die Dezentralität von Erzeugungsanlagen sowie Verbraucher, die zunehmend auch zu Erzeugern werden und Energie in die Netze einspeisen (bidirektionale Energieströme), zwingen die Stadtwerke praktisch dazu, ihre Anlagen in moderne VPP zu integrieren. Im Gegensatz zum traditionellen VPP vereint das moderne virtuelle Kraftwerk die Fahrpläne aller Anlagen in einem ausgleichenden System. Es bilanziert die Bedürfnisse und betreibt so faktisch ein Portfolio-Management, mit dem Ziel, eine Optimierung der Energiepotenziale aller Assets zu erreichen. Dazu ermittelt das VPP kontinuierlich die idealen Produktionsmengen der Anlagen und stellt diesen Speicherkapazitäten, Eigenbedarf und Möglichkeiten des zusätzlichen Energieverbrauchs gegenüber. Es nutzt so diskret die Kapazitäten, die Anlagenbetreiber und industrielle Betriebe über den Eigenbedarf hinaus zur Verfügung stellen können. Kurz gesagt: Das VPP empfiehlt, wann wie viel Energie mit welcher Anlage produziert, gespeichert oder verbraucht werden soll und welche Form der Vermarktung den individuell gesetzten Zielen am besten entspricht. Virtuelle Kraftwerke bieten das Lebenselixier Flexibilität Durch die Vielzahl potenziell in einem System integrierter Anlagen ergibt sich für die Betreiber virtueller Kraftwerke eine Masse von Flexibilitätspotenzialen. Dafür legt das VPP für jedes einzelne Asset Flexibilitätsprofile an. Übersetzt auf eine Ladestation für Elektro-Autos muss beispielsweise ermittelt werden, welche Energieleistungen zu welchem Zeitpunkt im Auto sein müssen. Gibt es etwa Zeitfenster, in denen Einsparungen beim Aufladen möglich sind? Das VPP aggregiert all diese Flexibilitätsinformationen und gewährt dem System nach Möglichkeit, die Flexibilität der Anlage zu nutzen, sprich bei großen Strommengen im Netz das Auto schnell aufzuladen und bei entsprechend 36 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6

IT & Management niedrigen Strommengen den Aufladebetrieb zu verzögern. Wenn die Anlage die Flexibilität nicht zur Verfügung stellen kann, lehnt das System die Anfrage des VPP ab, der Ladebetrieb geht normal weiter, und das virtuelle Kraftwerk speichert oder bezieht den Strom an anderer Stelle. Diese Variation unterschiedlicher Flexibilitätsprofile im VPP ist der Schlüssel, um Energiekapazitäten jederzeit so zu regeln, wie es für den Anlagenbetreiber am profitabelsten ist. Gleichzeitig ermöglicht es insbesondere Stadtwerken, die Netzstabilität zu steuern, und schafft damit die Basis für die zukünftigen Leistungsanforderungen eines Smart Grid. Einstieg für Stadtwerke in die Direktvermarktung Voraussetzung für das netzstabilisierende VPP sind Smart Meter, um jederzeit die benötigten Informationen über Kapazitätssituation im Niederspannungsnetz zu erhalten. Das so konfigurierte VPP ermittelt die bestmögliche Strategie für das Verteilnetz und gewährleistet optimale Lastverläufe. Es greift dabei über webbasierte Schnittstellen auf verschiedene externe Daten wie Wetterprognosen oder Statusanalysen des Verteilnetzes zurück. Bei der betriebswirtschaftlichen Optimierung ermittelt das VPP, wann welche Mengen an Energie erzeugt, verkauft oder gespeichert werden sollen, um höchstmögliche Gewinne am Energiemarkt zu erzielen. Die technologischen Lösungen, die ein VPP bietet, ermöglichen Stadtwerken damit den lukrativen Einstieg in die Direktvermarktung. Ob mit Fokus auf die Netzstabilität oder auf die betriebswirtschaftliche Seite: Beide VPP-Konfigurationen können entweder unabhängig voneinander oder gleichzeitig – mit Priorisierung auf eine der beiden teilweise gegenläufigen Zielsetzungen – zum Einsatz gebracht werden. Ein VPP gibt eine Handlungsempfehlung gemäß allen definierten Regeln und Bedingungen. Ergebnis ist ein neuer, aktualisierter und aggregierter Soll-Fahrplan, der wiederum für jede einzelne Anlage aufgeschlüsselt wird. Ein modernes VPP strebt danach, die Balance zwischen den beiden VPP-Ansätzen zu finden. Monitoring einer PV-Anlage im Virtual-Power-Plant-Manager: Die rote Kurve zeigt die Erzeugungsleistung während der partiellen Sonnenfinsternis am 20. März 2015. Getaktete Stromkapazitäten schaffen neue Erlöse Der Spagat zwischen Grundversorgung und Rendite stellt das Selbstverständnis der Stadtwerke mitunter auf die Probe. Doch mit dem modernen VPP können Stadtwerke auf Grundlage der ihnen zur Verfügung stehenden Flexibilität Rendite erzielen und das Netz stabilisieren. Nicht die Großanlagen sind für das Erreichen dieser Ziele maßgeblich, sondern vielmehr die Masse der kleineren Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen, die in ihrer Akkumulation weit größere Flexibilitätspotenziale bieten. Um mit einem VPP attraktive Kapazitäten zu schaffen, können schon 20 BHKW ausreichend sein. Im Optimalfall sind die Anlagen getaktet, das heißt, sie produzieren oder verbrauchen Strom sporadisch, und nicht durchgehend. Das schafft eine erhöhte Flexibilität und somit bessere Verdienstoptionen. Die Stadtwerke hatten in den vergangenen 16 Jahren wenige Möglichkeiten, sich auf dem Energiemarkt zu profilieren. Mit modernen VPP können sie jetzt die Brücke zu Tausenden von Erzeugern und Verbrauchern schlagen, um bisher nicht genutzte Ressourcen zu erschließen. Mit der aggregierten Flexibilität können die jeweils besten Vermarktungsoptionen wahrgenommen werden. Die damit erwirtschafteten höheren Erträge sind ein finanzieller Anreiz für Anlagenbetreiber und Stadtwerke. Insbesondere Kommunen, die eine Vielzahl von BHKW in Schulen, Theatern, Krankenhäusern und weiteren Einrichtungen betreiben, können profitieren. Solche Geldanreize schaffen die Grundlage, auf Erzeuger wie Verbraucher Zugriff zu bekommen und sie in ein für alle Seiten gewinnbringendes System zu integrieren. Wachsende VPP-Dynamik bei schleppendem Netzausbau Durch die weiter zunehmende Diversifizierung und Dezentralisierung von Energieerzeugungsanlagen, wie die Energiewende sie in Deutschland fördert, werden intelligente VPP in Zukunft eine bestimmende Rolle im Energiemarkt einnehmen und den Weg in eine „Smart Energy World“ ebnen. Die neuste EEG-Novelle stützt diese These, da sie fernsteuerbare Anlagen begünstigt. Der Trend dürfte an Dynamik gewinnen, wenn die Investitionen in den Netzausbau weiter hinter den Erwartungen zurückbleiben. VPP haben durch ihre regulierende Wirkung die Möglichkeit, auch weniger stark ausgebaute Netze zuverlässig zu stabilisieren. i Roberto Greening, Bosch Software Innovations GmbH, Berlin www.bosch-si.com BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6 37

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