Im Zuge neuer Rahmenbedingungen, die durch das Energiekonzept der Bundesregierung im September 2010 und das Energiepaket von Juni 2011 beschlossen wurden, steht Deutschland vor der Herausforderung, erneuerbare Energien (EE) im deutschen Strommarkt zu fördern und zu integrieren. Dieser Ausbau der erneuerbaren Energien soll dabei umweltschonend, bezahlbar, aber auch zuverlässig stattfinden. Die Integration erneuerbarer Energien bedarf demnach einer gewissen Planbarkeit, das heißt einer möglichst genauen Nachfrageprognose zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Stromangebotes, welches letztlich sehr hohe, aber auch negative Preise ausschließen soll.
In Deutschland wächst stetig das Angebot an EE im Sinne von dezentralen Energieanlagen, die in Verbindung mit lukrativen Vermarktungsmodellen wie z.B. dem Marktprämienmodell gefördert werden. Neue dezentrale Energieversorgung mit EE bedeutet zurzeit noch eine sehr ungenaue Planbarkeit und erhöht die Gefahr von einem zu stark schwankendem Energieangebot bis hin zu einem deutschlandweiten Blackout. Um diese Schwankungen im deutschen Strommarkt zu vermeiden, aber gleichzeitig den Anteil EE weiter zu erhöhen, zu integrieren und zu sichern, könnte die Verknüpfung dezentraler Energieanlagen von beispielsweise Biomasse-, Wind-, Wasser- und Solarkraftwerken zu einem virtuellen Kraftwerk (VK) einen Lösungsansatz darstellen. So könnten verschiedene Konzepte, die bisher von konventionellen Anlagen verfolgt werden, in Zukunft von verknüpften dezentralen Energieanlagen in einem VK erfolgen, worunter beispielsweise. die Regelleistung oder das Peak-Shaving fallen.
Zunächst gilt es jedoch herauszustellen, wie sich die Angebotsstruktur des deutschen Strommarktes in den letzten Jahren entwickelt bzw. verändert hat und welche Arten von dezentralen Energieanlagen in Deutschland eingesetzt werden. Daraus entwickelt sich die Fragestellung, welche Möglichkeiten VK bieten, diverse dezentrale Energieanlagen in einer zentralen Steuerung zusammenzuschließen und welche Betriebs- und Vermarktungskonzepte dadurch verfolgt werden können. EE stehen zurzeit auf dem Prüfstand und sollen in Zukunft als Ersatz bestehender Großanlagen fungieren. Inwieweit sich dieser Zusammenschluss von Energieanlagen zu einem VK lohnt und ob diese sich gegen konventionelle Kraftwerke am Markt in Zukunft behaupten können, gilt es zu klären.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Dezentrale Energieversorgung
2.1 Liberalisierung des deutschen Strommarktes
2.2 Dezentrale Energieanlagen
3 Virtuelle Kraftwerke
3.1 Begriffsdefinition
3.2 Verknüpfung, Integration und Steuerung dezentraler Energieanlagen
3.2.1 Smart Grids
3.2.2 Ausgestaltung virtueller Kraftwerke
4 Betriebs- und Vermarktungskonzepte virtueller Kraftwerke
4.1 Betriebskonzepte
4.1.1 Peak Shaving
4.1.2 Regelleistung
4.1.3 Alternative zu bestehenden Großanlagen
4.2 Vermarktungskonzepte
4.2.1 Marktprämienmodell
4.2.2 Vermarktung von Regelenergie
5 Fazit
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Rolle virtueller Kraftwerke (VK) als Lösungsansatz zur Integration erneuerbarer Energien in den deutschen Strommarkt. Dabei steht die Forschungsfrage im Mittelpunkt, inwieweit durch eine zentrale Steuerung dezentraler Energieanlagen eine sichere und effiziente Energieversorgung gewährleistet werden kann, um bestehende Großkraftwerke zu ergänzen oder zu ersetzen.
- Herausforderungen der Energiewende und Integration erneuerbarer Energien
- Funktionsweise und Bedeutung von Smart Grids zur Vernetzung
- Analyse verschiedener Risiko- und Anforderungsprofile virtueller Kraftwerke
- Betriebsstrategien wie Peak Shaving und Regelleistung zur Netzstabilität
- Vermarktungsmöglichkeiten im Kontext von Marktprämienmodellen
Auszug aus dem Buch
3.2.1 Smart Grids
Dezentralisierung erneuerbarer Energieanlagen im deutschen Strommarkt und dessen Zentralisierung in einem Verbundkraftwerk inklusive der anschließenden Vermarktung bedeuten hohen Kommunikationsaufwand im immer volatiler werdenden Strommarkt. So kommt es zu einem wachsenden Daten- und Informationsvolumen, welches die Basis für den Austausch der Marktakteure, Erzeuger und Verbraucher untereinander darstellt. Ein Smart Grid, auch intelligentes Netzwerk genannt, sammelt alle notwendigen Informationen durch die integrierte Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) und verbindet alle Akteure des Energiesystems durch ein Kommunikationsnetzwerk. So sind beispielsweise das Verbrauchs- und Einspeiseverhalten aller Nutzer und Erzeuger im Smart Grid integriert, die mit diesem in Verbindung stehen.
Das Smart Grid, hier als IKT dargestellt, ist mit den dezentralen Energieanlagen (Biomasseheizkraftwerk, Photovoltaik-Anlage, Windkraftwerk, Wasserkraftwerk) und verschiedenen Informationssystemen wie z.B. Spotmarktpreise der Börse, Prognoseinformationen für die nächsten Tage und Echtzeitinformationen verknüpft. Während die Spotmarktpreise die Entwicklung der Preise an einem Handelstag darstellen, sollen Prognoseinformationen helfen über zukünftige Fahrpläne entscheiden zu können. So können optimierte Fahrpläne entwickelt werden, die Auskunft über die Steuerung der VK geben sollen, wann also welches Kraftwerk am kostengünstigsten Energie in das Netz einspeisen kann. Die Echtzeitinformationen geben aktuelle kurzfristige Informationen im Hinblick auf z.B. Kraftwerksausfälle anderer Erzeuger oder das aktuelle Wetter an. Damit ist eine schnelle und effiziente Integration der vereinzelten Anlagen möglich.
In Bezug auf VK spielen Smart Grids eine überaus wichtige Rolle, um eben die beschriebenen Anforderungen, nämlich die Vernetzung und Kommunikation der verschiedenen dezentralen Energieanlagen, für ein VK umzusetzen. Ohne Smart Grids könnten die Stärken eines Verbundkraftwerks nicht voll ausgeschöpft werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Herausforderungen des deutschen Strommarktes durch den Ausbau erneuerbarer Energien ein und formuliert die Untersuchung von virtuellen Kraftwerken als möglichen Lösungsansatz.
2 Dezentrale Energieversorgung: Das Kapitel beleuchtet die Liberalisierung des Strommarktes sowie die Notwendigkeit und Charakteristika dezentraler Energieanlagen.
3 Virtuelle Kraftwerke: Hier erfolgt die Definition des Begriffs sowie die Erläuterung der technischen Voraussetzungen durch Smart Grids und die strategische Ausgestaltung der Anlagenverbünde.
4 Betriebs- und Vermarktungskonzepte virtueller Kraftwerke: Dieses Hauptkapitel analysiert konkrete Betriebsmodelle wie Peak Shaving und Regelleistung sowie Vermarktungsoptionen im Rahmen des Marktprämienmodells.
5 Fazit: Das Fazit fasst die Bedeutung von virtuellen Kraftwerken für ein zukunftsorientiertes Strommarktdesign zusammen und betont die Notwendigkeit weiterer technologischer Fortschritte bei der Steuerung dezentraler Anlagen.
Schlüsselwörter
Virtuelle Kraftwerke, Dezentrale Energieversorgung, Erneuerbare Energien, Smart Grids, Strommarkt, Netzstabilität, Regelleistung, Peak Shaving, Marktprämienmodell, Energiewende, Energieeffizienz, Direktvermarktung, Versorgungssicherheit, Merit-Order, IKT
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Integration erneuerbarer Energien in den deutschen Strommarkt durch den Einsatz virtueller Kraftwerke (VK), die als Verbund dezentraler Anlagen fungieren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Dezentralisierung der Energieversorgung, den technischen Grundlagen (Smart Grids) sowie den betriebswirtschaftlichen Vermarktungs- und Betriebskonzepten für solche Anlagenverbünde.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es zu klären, inwiefern virtuelle Kraftwerke eine effiziente und planbare Alternative zu herkömmlichen Großkraftwerken darstellen können, um die Versorgungssicherheit trotz fluktuierender Einspeisung zu gewährleisten.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es handelt sich um eine strukturierte Literaturanalyse, ergänzt durch die Untersuchung von Betriebs- und Vermarktungskonzepten sowie einer beispielhaften Analyse von Anforderungs- und Risikoprofilen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Funktionsweise virtueller Kraftwerke, deren Steuerung über Smart Grids, sowie spezifische Strategien wie Peak Shaving und die Bereitstellung von Regelenergie.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind insbesondere Virtuelle Kraftwerke, Smart Grids, Dezentrale Energieversorgung, Regelleistung, Energiewende und Marktprämienmodell.
Wie unterscheidet sich ein VK 1 von einem VK 2 hinsichtlich der Anforderungen?
VK 1 konzentriert sich ausschließlich auf Windkraftanlagen und weist ein eher geringes Anforderungsprofil, aber höhere Risiken auf. VK 2 ist stärker diversifiziert und integriert Regelenergie, was ein komplexeres Monitoring und höhere Anforderungen an die Steuerung erfordert.
Warum ist das Peak Shaving als Betriebskonzept relevant?
Peak Shaving ermöglicht es, durch die zentrale Steuerung flexibler Anlagen in Zeiten hoher Stromnachfrage die Lastspitzen zu glätten und so zur Preisstabilität und effizienten Vermarktung beizutragen.
- Arbeit zitieren
- Simon Schweihoff (Autor:in), 2014, Virtuelle Kraftwerke und dezentrale Energieversorgung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/310142
