Was ist ein virtuelles Kraftwerk?Ein Energieexperte erklärt

Nach fast zwei Jahrzehnten der Stagnation haben die USAStrombedarf boomt, angetrieben durch die wachsende Zahl von Elektroautos, Rechenzentren und Klimaanlagen in einem sich erwärmenden Klima.Sondern traditionelle Kraftwerke, die daraus Strom erzeugen Kohle, Erdgas oder Kernenergie gehen hierzulande schneller in den Ruhestand, als neue gebaut werden.Am meisten neues Angebot stammt aus Wind- und Solarparks, deren Leistung je nach Wetterlage variiert.

Dies führt dazu, dass Energieunternehmen nach neuen Wegen suchen, um Angebot und Nachfrage in Einklang zu bringen.Eine Option, auf die sie zurückgreifen, sind virtuelle Kraftwerke.

Hierbei handelt es sich nicht um riesige Anlagen, die an einem einzigen Standort Strom erzeugen.Vielmehr handelt es sich um Zusammenschlüsse von Stromerzeugern, -verbrauchern und -speichern – zusammenfassend als verteilte Energieressourcen bezeichnet –, auf die Netzmanager bei Bedarf zurückgreifen können.

Einige dieser Quellen, z. B. Batterien, liefern möglicherweise gespeicherte elektrische Energie.Bei anderen handelt es sich möglicherweise um große Stromverbraucher, beispielsweise Fabriken, deren Eigentümer sich bereit erklärt haben, ihren Stromverbrauch bei hoher Nachfrage zu drosseln, um so Energie für andere Kunden freizugeben.Virtuelle Energiequellen lassen sich in der Regel schneller aufstellen und bauen und können sauberer und kostengünstiger im Betrieb sein als neue Kraftwerke.

Eine wachsende Ressource

Virtuelle Kraftwerke sind nichts Neues.Die USAEnergieministerium Schätzungen dass davon heute bereits 30 bis 60 Gigawatt in Betrieb sind.Ein Gigawatt ist 1 Milliarde Watt – ungefähr die Leistung von 2,5 Millionen Photovoltaik-Solarmodule oder ein großer Kernreaktor.

Bei den meisten dieser virtuellen Kraftwerke handelt es sich um Industriekunden, die sich bereit erklärt haben, die Nachfrage bei angespannten Bedingungen zu drosseln.Da jedoch immer mehr Haushalte und kleine Unternehmen Solarpaneele, Batterien und Elektroautos auf dem Dach installieren, können diese Energiekunden nicht nur zu Verbrauchern, sondern auch zu Stromlieferanten für das Stromnetz werden.

Beispielsweise können Hausbesitzer ihre Batterien mit Solarenergie auf dem Dach aufladen, wenn die Sonne scheint, und abends, wenn die Nachfrage hoch ist und die Preise manchmal in die Höhe schießen, wieder ins Netz einspeisen.

Da intelligente Thermostate und Warmwasserbereiter, Solarmodule auf Dächern und Batterien es mehr Kunden ermöglichen, daran teilzunehmen, schätzt DOE, dass dies bei virtuellen Kraftwerken der Fall sein könnte bis 2030 verdreifachen.Das könnte etwa die Hälfte der neuen Kapazität der USA abdecken.müssen den wachsenden Bedarf decken und stillgelegte ältere Kraftwerke ersetzen.Dieses Wachstum würde dazu beitragen, die Kosten für den Bau neuer Wind- und Solarparks sowie Gaskraftwerke zu begrenzen.

Und weil sich virtuelle Kraftwerke dort befinden, wo Strom verbraucht wird, entlasten sie die veralteten Übertragungssysteme, die dies getan haben hatte Mühe, neue Zeilen hinzuzufügen.

Neue Rollen für Stromkunden

Virtuelle Kraftwerke vermischen die Rollen von Stromerzeugern und -verbrauchern.Traditionelle Kraftwerke erzeugen Strom an zentralen Standorten und übertragen ihn über Stromleitungen zu den Verbrauchern.Damit das Netz funktioniert, müssen Angebot und Nachfrage stimmen jederzeit präzise ausbalanciert.

In der Regel wird davon ausgegangen, dass die Kundennachfrage ein gegebener Zustand ist, der mit dem Wetter schwankt, aber im Laufe eines Tages einem ziemlich vorhersehbaren Muster folgt.Um diese zu erfüllen, versenden die Netzbetreiber eine Mischung aus Grundlastquellen die kontinuierlich in Betrieb sind, wie etwa Kohle- und Kernkraftwerke, und flexiblere Quellen wie Gas und Wasserkraft, die ihre Leistung je nach Bedarf schnell regulieren können.

Die Leistung von Wind- und Solarparks steigt und fällt im Laufe des Tages, daher müssen andere Quellen flexibler arbeiten, um Angebot und Nachfrage im Gleichgewicht zu halten.Dennoch besteht die Grundidee darin, dass riesige Anlagen Strom für Millionen passiver Verbraucher produzieren.

Virtuelle Kraftwerke stellen dieses Modell auf den Kopf, indem sie die Tatsache berücksichtigen, dass Verbraucher ihren Strombedarf steuern können.Industrielle Verbraucher haben längst Wege gefunden, ihre Abläufe zu optimieren, Begrenzung der Nachfrage bei knapper Stromversorgung im Gegenzug für Anreize oder ermäßigte Tarife.

Jetzt können Haushalte mit Thermostaten und Warmwasserbereitern, die mit dem Stromnetz kommunizieren, auch ihren Bedarf regulieren.Zum Beispiel, Intelligente elektrische Warmwasserbereiter kann Wasser vor allem dann erhitzen, wenn Strom reichlich vorhanden und günstig ist, und den Bedarf begrenzen, wenn Strom knapp ist.

In Vermont gibt es Green Mountain Power bietet seinen Kunden Anreize Batterien zu installieren, die das Netz dann wieder mit Strom versorgen, wenn dieser am meisten benötigt wird.In Texas, wo ich lebe, tödlich Stromausfälle im Jahr 2021 betonte, wie wichtig es ist, unser isoliertes Stromnetz zu stärken.Jetzt nutzen die Dienstprogramme hier Tesla Powerwalls um Häuser in virtuelle Energiequellen zu verwandeln.Südaustralien hat sich zum Ziel gesetzt, 50.000 Haushalte mit Solarenergie und Batterien zu verbinden, um die Häuser dieses Landes aufzubauen größtes virtuelles Kraftwerk.

Virtuelle Kraft, echte Herausforderungen

Virtuelle Kraftwerke sind kein Allheilmittel.Viele Kunden verzichten nur ungern vorübergehend auf die Steuerung ihrer Thermostate oder es kommt zu Verzögerungen beim Laden ihres Elektroautos.Einige Verbraucher sind auch besorgt darüber Sicherheit und Datenschutz von Smart Metern.Es bleibt abzuwarten, wie viele Kunden sich für diese neuen Programme anmelden werden und wie effektiv ihre Betreiber Angebot und Nachfrage regulieren werden.

Auch auf geschäftlicher Seite gibt es Herausforderungen.Es ist viel schwieriger, Millionen von Verbrauchern zu verwalten als Dutzende Kraftwerke.Betreiber virtueller Kraftwerke können diese Herausforderung meistern, indem sie Kunden dafür belohnen, dass sie Angebot und Nachfrage koordiniert anpassen können.

Da der Strombedarf steigt, um den Bedarf wachsender Volkswirtschaften zu decken und mit fossilen Brennstoffen betriebene Autos und Öfen zu ersetzen, und die Abhängigkeit von erneuerbaren Ressourcen zunimmt, benötigen Netzbetreiber die größtmögliche Flexibilität, um die schwankende Leistung von Wind- und Solarenergie auszugleichen.Virtuelle Kraftwerke könnten dazu beitragen, die Elektrizitätswirtschaft in eine Branche umzuwandeln, die flexibler und effizienter ist und auf sich ändernde Bedingungen und Kundenbedürfnisse reagiert.