„Kommunen und Kreise können von der dezentralen Energieerzeugung profitieren, da die Wertschöpfung in Form von kommunalen Steuern, Unternehmensgewinnen, Nettoeinkommen der Arbeitnehmer, Zulieferaufträgen sowie vermiedener Energiekosten für öl und Gas in der Region verbleibt.”
Dirk Filzek, CUBE Engineering GmbH, Kassel
Das elektrische Netz wurde ursprünglich dafür konzipiert, den von großen Kraftwerken zentral erzeugten Strom zum Verbraucher zu befördern. Strom aus erneuerbaren Energien wird dagegen von vielen kleinen Anlagen produziert und in das Stromnetz eingespeist. Das Netz wird dadurch zunehmend anders verwendet als ursprünglich vorgesehen – was die Netzbetreiber vor neue Herausforderungen stellt. Informationen über den aktuellen Netzzustand werden dabei immer wichtiger: Hierfür kommen neuartige Messgeräte, die so genannten Phasor Measurement Units (PMU), zum Einsatz. Die PMU werden im Netz verteilt angebracht und ihre Messwerte werden mit Hilfe von GPS (Global Positioning System) exakt synchronisiert: Die Ablesung erfolgt auf die Mikrosekunde genau zur gleichen Zeit. Dadurch kann z. B. ermittelt werden, in welche Richtung der Strom im elektrischen Netz momentan fließt. Durch dieses System kann der Netzbetrieb effizienter und wirtschaftlicher gestaltet werden und es erleichtert die Integration erneuerbarer Energien ins Netz.
Die vielen kleinen Stromerzeuger wie Windturbinen oder Photovoltaikanlagen müssen in Zukunft überwacht und gesteuert werden. Aufgrund der großen Menge der Anlagen kann dies jedoch nicht individuell an jeder Vorrichtung erfolgen. Daher wurde im Modellprojekt ein Gerät entwickelt, mit dem die Anlagen jederzeit an ein virtuelles Kraftwerk angeschlossen werden können. Dabei ist wichtig, dass die kommunikationstechnische Anbindung der Anlagen möglichst einfach und einheitlich ist (Plug & Play). Nur so ist gewährleistet, dass die Anlagen auf kostengünstige und einfache Weise angeschlossen werden können und dass auch die Geräte unterschiedlicher Hersteller miteinander kommunizieren. Sicherheitsvorkehrungen spielen dabei eine wichtige Rolle: So muss zum Beispiel sichergestellt sein, dass niemand die Kommunikation abhören oder gar stören kann – auch technische Störungen der Kommunikationsverbindung dürfen den Betrieb des virtuellen Kraftwerks auf keinen Fall gefährden.
Anders als herkömmliche Grundlastkraftwerke wie Kohle- und Atomkraftwerke, die weitgehend witterungsunabhängig und gleichmäßig Strom bereitstellen, sind Wind und Sonne wetterabhängig. Das hat zur Folge, dass die ins Stromnetz eingespeisten Strommengen großen Schwankungen unterliegen. Ist das Stromangebot aus Wind und Sonne geringer als der Bedarf, gibt es mehrere Handlungsmöglichkeiten. Erstens: Flexible Anlagen werden zugeschaltet. Dies können Biogasanlagen sein, die zur Flexibilisierung mit Gasspeicher, Wärmespeicher und zweiter Generatoreinheit ausgestattet wurden. Zweitens: Zwischengespeicherter Strom aus überschusszeiten wird ins Netz gespeist. Drittens: Der Stromverbrauch wird – so weit möglich – auf Zeiten verlagert, in denen ein größeres Stromangebot besteht. In den meisten Fällen wird eine Kombination dieser Maßnahmen gefragt sein. In Spitzenzeiten können zusätzlich Stromzukäufe von außen erforderlich werden. Mehr Informationen
Bis etwa Ende des vergangenen Jahrtausends gab es in elektrischen Netzen nur eine Transportrichtung – von zentraler Erzeugung zum Verbraucher hin. Mit stetig steigendem Anteil an regenerativer Erzeugung entstehen unterschiedliche Lastflussrichtungen. PMU (Phasor Measurement Units) erfassen sehr genau verschiedene Netzparameter wie Strom, Spannung und Frequenz und können durch ihre GPS-Synchronisation den aktuellen Zustand des elektrischen Netzes feststellen.
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