Die Energieversorgung in Deutschland wird künftig deutlich dezentraler sein. Dazu müssen jedoch regionale Flexibilitätspotenziale genutzt und die Strom-, Gas- und Wärmeversorgung mithilfe von Kommunikationstechnik stärker vernetzt werden. Regionale Virtuelle Kraftwerke bieten passende Lösungen dafür an. Sie verknüpfen Strom- und Wärmemarkt, forcieren die Einbindung erneuerbarer Energien und tragen zu einem verringerten elektrischen Netzausbau bei. Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) als die Umwandlungstechnologie mit der derzeit höchsten Effizienz ergänzt dieses Konzept: Vor allem Mikro-Blockheizkraftwerke (BHKW) sind dazu geeignet. Sie zielen auf den Markt von rund 15 Mio. Ein- und Zweifamilienhäusern in Deutschland – mit entsprechend hohen Effizienzgewinnen.
Wissenschaftler der TU Dresden haben seit 2011 das Wechselspiel zwischen BHKW-Anlagen und elektrischen Verbrauchern im Gebäude untersucht. Neben Messungen der Mini- und Mikro-BHKW im Labor und der Analyse verschiedener Einsatzbedingungen erforschten sie übergeordnete Regel- und Optimierungsstrategien im Systemverbund. Und sie entwickelten einen Niederspannungsemulator zur Nachbildung des lokalen Stromnetzes. Was bislang fehlte, war die breite Erprobung eines virtuellen Anlagenverbunds. Dieses Konzept stößt vor allem bei Stadtwerken und regionalen Energieversorgern auf großes Interesse. Denn das virtuelle Kraftwerk ist eine wichtige technologische Grundlage für künftige Energiedienstleistungen in einem veränderten Markt.
Feldtest soll Vorteile des Anlagenverbunds zeigen
Wie lassen sich Energieerzeugung und Energiebedarf regional ausgleichen? Diese Frage ist Hintergrund des Feldtests mit 15 Mikro-Blockheizkraftwerken und zwei Brennstoffzellen im Raum Oldenburg. Die Anlagen werden mit einer Steuerungs- und Vermarktungssoftware verbunden und dienen zusammen als virtuelles Kraftwerk. So lassen sich Strom und Wärme bedarfsgerecht erzeugen und die elektrischen Netze vor Ort stabilisieren. Die Forscher können dabei die Fahrweise der Anlagen beeinflussen oder beispielsweise Warmwasserspeicher einsetzen. Zudem lassen sich die mit dem Wachstum der erneuerbaren Energien immer häufiger auftretenden Stromüberschüsse mit einem im lokalen Speicher befindlichen sog. Heizschwert in nutzbare Wärme umwandeln.
Konzept ist technologieneutral
Derzeit bestehen virtuelle Kraftwerke meist aus wenigen großen Anlagen, aber prinzipiell eignen sich hierfür auch kleinere Anlagen. Das Regionale Virtuelle Kraftwerk ist technologieneutral, sodass beispielsweise auch Photovoltaik-Module und Batteriespeicher angebunden werden können. Das Forschungsprojekt RVK der TU Dresden und der EWE AG konzentriert sich auf KWK-Anlagen und Brennstoffzellen und untersucht damit exemplarisch eine Vielzahl grundsätzlicher Fragen: Sind die bei Nutzern installierten Anlagen steuerbar und akzeptieren die Nutzer das Fernsteuern ihrer Anlagen? Wie sehen universelle Schnittstellen aus? Wie stabil laufen Anlagen, Systeme und Kommunikationsverbindungen im ferngesteuerten Betrieb? Darüber hinaus stehen auch wirtschaftliche Fragen und künftige Vermarktungsoptionen im Fokus. Mit den Erkenntnissen aus der Forschung sollen später auch kleine Erzeuger und Verbraucher mittels RVK-Gateway flexibel in einem virtuellen Kraftwerk vernetzt werden können. Schließlich ist ein derartiges Konzept auf viele deutsche Städte und Regionen übertragbar.
Im Oktober 2016 startete ein einjähriger Dauerbetrieb, nach dessen Abschluss die vorliegenden Daten umfassend analysiert werden. Weitere Liegenschaften sollen danach einbezogen werden, um die Kapazität des RVK-Systems schrittweise zu vergrößern.
Weitere Informationen und Dokumente zum Projekt „Praxiserprobung des Regionalen Virtuellen Kraftwerks auf Basis der Mikro-KWK-Technologie“ enthält die Projekt-Visitenkarte im Webportal eneff-waerme.info
Mit dem neu entwickelten RVK-Gateway lassen sich verschiedene Energieerzeuger und Verteilnetze verbinden © TU Dresden