Virtuelle Kraftwerke – ein unerlässlicher Baustein der Energiewende

Was sind virtuelle Kraftwerke?

Ein virtuelles Kraftwerk ist ein Zusammenschluss mehrerer einzelner Stromerzeuger, Speicher oder Verbraucher zu einem virtuellen Verbund. Gesteuert werden sie über eine zentrale Software. Zu einem virtuellen Kraftwerk zusammengeschlossen werden können z.B. Windräder, PV-Anlagen, Blockheizkraftwerke, Biogasanlagen, Batteriespeicher und viele andere Stromerzeuger, Speicher und sogar Verbraucher. Die einzelnen Einheiten des virtuellen Kraftwerks können dabei dezentral sein – d.h. räumlich getrennt voneinander stehen – und müssen sich nicht an einem Ort gebündelt befinden, wie ein konventionelles Kraftwerk. Das sonnenVPP, das virtuelle Kraftwerk von sonnen, verbindet z.B. tausende sonnenBatterien, die in Privathäusern über ganz Deutschland verteilt stehen, zu einer virtuellen Großbatterie.

Virtuelle Kraftwerke sind in der Lage, aktiv am Strommarkt teilzunehmen, den erzeugten Strom ihrer Einzelanlagen gemeinsam zu vermarkten und können gemeinsam das Stromnetz stabilisieren. Sie erfüllen damit alle Funktionen, die bisher konventionellen Kraftwerken vorbehalten waren, und können diese damit auch langfristig ersetzen.

Was können virtuelle Kraftwerke leisten?

Ein virtuelles Kraftwerk kann im Prinzip alle Funktionen eines konventionellen Kraftwerks übernehmen. Es produziert und speichert Strom, reagiert auf Netzschwankungen, um beispielsweise die Netzfrequenz stabil zu halten oder ein Überangebot oder Mangel an elektrischer Energie auszugleichen, und ist an Energiemärkten aktiv. Darüber hinaus besitzt es einige spezifische Eigenschaften und auch Vorteile gegenüber konventionellen Kraftwerken:

• Ein sauberes Kraftwerk für die Energiewende
  Ein virtuelles Kraftwerk erfüllt die Funktionen eines konventionellen Kraftwerks, doch wenn die einzelnen Anlagen dabei erneuerbare Stromerzeuger sind, mit deutlich weniger CO2-Ausstoß als ein konventionelles Kraftwerk. sonnens virtuelles Kraftwerk bündelt ausschließlich erneuerbare Stromerzeuger und ist daher besonders nachhaltig. Wenn wir mittelfristig Kohle- und Atomkraftwerke abschalten möchten, brauchen wir einen Ersatz und regenerative Stromerzeuger in Kombination mit intelligenten Energiespeicherlösungen können dies leisten.
   
• Flexibilität für die Energiewende
  Das neue Energiezeitalter unterscheidet sich fundamental von dem der letzten Jahrzehnte. Während noch vor 20 Jahren fast der gesamte Strom von Großkraftwerken erzeugt wurde, sind heute Millionen kleiner PV-Anlagen, Windräder und andere kleine Stromerzeuger Teil des Stromnetzes. Diese vielen kleinen Erzeuger belasten mit ihrer stark schwankenden Stromproduktion – je nach Wind- und Wetterverhältnissen – das Stromnetz deutlich mehr, als dies Großkraftwerke bisher taten. Darüber hinaus gibt es heute Hunderttausende Batteriespeicher in Privathäusern und große Verbraucher wie Elektroautos und Wärmepumpen, die alle mit Strom versorgt werden müssen. Für diese neue Energiewelt sind virtuelle Kraftwerke von entscheidender Bedeutung. Sie besitzen die nötige Flexibilität, durch die intelligente Steuerung tausender kleiner Erzeuger, Speicher oder Verbraucher die Schwankungen dieses neuen Stromnetzes schnell auszugleichen und sorgen für ein stabiles Stromnetz, da sie Angebot und Nachfrage in Einklang bringen können.
   
• Punktgenau Lastschwankungen ausgleichen
  Aufgrund seiner dezentralen Struktur, d.h. der räumlichen Verteilung der einzelnen Erzeuger, kann ein virtuelles Kraftwerk lokal Lastschwankungen genau dort ausgleichen, wo sie auftreten. Ein Großkraftwerk mit nur einem Standort kann dies nicht so präzise und punktgenau. Es kann nur an einer festen Stelle im Stromnetz einspeisen oder seine Leistung regeln. Ein virtuelles Kraftwerk aus Batteriespeichern, so wie das sonnenVPP, kann z.B. genau an der Stelle im Stromnetz, an der ein Mangel oder ein Überangebot an elektrischer Energie entsteht, Strom einspeisen oder speichern. Und das effizienter, als wenn dies ein 100 km entferntes Kraftwerk machen würde.
   
• Es kann schnell auf Netzschwankungen reagieren
  Ein virtuelles Kraftwerk aus Batteriespeichern, so wie das sonnenVPP, ist in der Lage, schneller auf Netzschwankungen zu reagieren, als dies die meisten Energieerzeugungstechnologien können. So kann das sonnenVPP die Leistung blitzschnell erhöhen oder drosseln, wenn ein Überschuss oder Mangel an elektrischer Energie auftritt.
   
• Gemeinsame Vermarktung
  Eine weitere Besonderheit der virtuellen Kraftwerke ist die Möglichkeit der gemeinsamen Vermarktung des erzeugten oder ins Netz eingespeisten Stroms der beteiligten kleinen Stromerzeuger und Speicher. Auf diese Weise können sogar Privatpersonen zu aktiven Teilnehmern am Energiemarkt werden: Sie werden zu „Prosumern“, d.h. sowohl Konsument (consumer) als auch Erzeuger (producer) von Energie. Prosumer können dabei erstmals auch von ihrer Teilnahme am Energiemarkt finanziell profitieren. Bisher war dies industriellen Anbietern vorbehalten. sonnen setzt dies in seinem sonnenVPP schon seit 2018 erfolgreich um. Die sonnenBatterien der sonnen-Kunden werden zu einer virtuellen Großbatterie vernetzt, die dabei hilft, das Stromnetz zu stabilisieren. An den durch die gemeinschaftliche Vermarktung am Energiemarkt erwirtschafteten Einnahmen beteiligt sonnen seine Kunden.

Wie funktioniert das virtuelle Kraftwerk aus Batteriespeichern von sonnen?

Das virtuelle Kraftwerk oder Virtual Power Plant (VPP) von sonnen verbindet Tausende sonnenBatterien zu einem großen virtuellen Kraftwerk. Jede einzelne sonnenBatterie wird im sonnenVPP mit speziellen Algorithmen gesteuert. Das sonnenVPP nutzt die gespeicherte Energie sowie die freie Kapazität der sonnenBatterien, um aktiv am Strommarkt teilzunehmen und das öffentliche Stromnetz zu stabilisieren. Damit kann es das Stromnetz ganz ähnlich beeinflussen, wie etwa Großkraftwerken oder industrielle Anlagen.

Kraftwerke können zum Beispiel ihre Leistung etwas erhöhen oder absenken, um Unterschiede zwischen Angebot und Nachfrage im Stromnetz auszugleichen. Beim sonnenVPP speisen tausende sonnenBatterien gleichzeitig Energie ins Stromnetz oder nehmen Energie auf. Auf diesem Weg erzielen sie den gleichen Effekt für die Netzstabilität.

Das sonnenVPP ist das erste, über ganz Deutschland verteilte Netzwerk aus Heimspeichern, welches das Stromnetz tatsächlich mitstabilisieren kann. Das ist ein enormer Schritt nach vorn für die Energiewende, der durch die sonnenCommunity realisiert wird. Damit hilft jede einzelne sonnenBatterie, Großkraftwerke nach und nach zu ersetzen und ein dezentrales und dekarbonisiertes Stromsystem aufzubauen.

Sie wollen noch mehr über das virtuelle Kraftwerk von sonnen wissen? Hier geht es zu unseren häufig gestellten Fragen zum sonnenVPP

Was sind Netzdienstleistungen?

Stromverbrauch und -erzeugung müssen in einem Stromnetz immer im Gleichgewicht sein, damit es stabil ist. Um das zu erreichen, haben die Netzbetreiber viele Instrumente, mit der sie diese Stabilität aufrechterhalten können. Denn wenn dieses Gleichgewicht zu stark gestört ist, kann es im schlimmsten Fall zu lokalen oder sogar landesweiten Stromausfällen kommen. Ein Beispiel dafür ist die Netzfrequenz, die in Deutschland 50 Hz beträgt. Ist zu viel oder zu wenig Strom vorhanden, steigt oder sinkt die Netzfrequenz. Es gibt nur einen engen Korridor, in dem sich die Frequenzabweichung bewegen darf. Daher müssen die Netzbetreiber viele Male am Tag eingreifen, damit die Frequenz nicht zu stark abweicht. Dafür gibt es einige technische Maßnahmen, wie z.B. die Leistungsregelung von Kraftwerken, das Abschalten von Großverbrauchern wie Industrieanlagen oder das Aufnehmen oder Abgeben von Energie durch Großspeicher oder eben dem sonnenVPP. Solche Maßnahmen, die getroffen werden, um die Stabilität des Stromnetzes sicherzustellen, werden auch Netzdienstleistungen genannt. Denn diejenigen Anlagen, welche von den Netzbetreibern dazu genutzt werden, erbringen eine Dienstleistung und werden dafür auch vergütet. Es gibt also einen Markt für solche Netzdienstleistungen, der den Netzbetreibern zur Verfügung steht.

Bisher haben solche Dienstleistungen konventionelle Kraftwerke oder industrielle Anlagen übernommen, doch das sonnenVPP hat 2018 als erstes virtuelles Kraftwerk auf Basis von landesweit vernetzten Heimspeichern die Berechtigung zur Bereitstellung von Regelleistung erhalten und kann nun mit seinem virtuellen Kraftwerk die Netzfrequenz stabil halten. Diese Netzdienstleistung heißt Primärregelleistung oder auch FCR (Frequency Containment Reserve).

Eine weitere Anwendung ist die Spitzenlastkappung im Verteilnetz, also dem Teil des Stromnetzes, der die großen Übertragungsnetze mit den einzelnen Orten und Haushalten verbindet. Bei dieser Spitzenlastkappung kann sonnen das Verteilnetz an bestimmten Punkten und Zeiten dann gezielt entlasten, wenn die Last dort am höchsten ist. Zum Beispiel kann der gespeicherte Solarstrom genutzt werden, um saubere Energie bei einer sehr hohen Nachfrage bereitzustellen und so das Verteilnetz entlasten. Auch hier profitieren die Kunden in Form der Gewinnbeteiligung sowie durch eine faire Abrechnung, bei der sonnenFlat-Kunden der zur Verfügung gestellte Strom zusätzlich gutgeschrieben wird.

Mehr Infos zu den VPP-Aktivitäten, die das sonnenVPP leistet: sonnen öffnet virtuelles Kraftwerk für weitere VPP-Aktivitäten

Wie kann ein virtuelles Kraftwerk Geld verdienen?

Ein virtuelles Kraftwerk verdient Geld mit Netzdienstleistungen. Es wirtschaftet nach ähnlichen Kriterien wie konventionelle Kraftwerke auch. Hat der Netzbetreiber einen Bedarf für eine spezielle Netzdienstleistung wie zum Beispiel nach Primärregelleistung, werden bestimmte Anlagen wie z.B. Kraftwerke damit beauftragt, diese Netzdienstleistung zu einem bestimmten Zeitpunkt und festgelegten Leistungsparametern zu erbringen. Im Gegenzug erhält der Anlagenbetreiber einen bestimmten Preis. Diese Einnahmen gehen dann an den Kraftwerksbetreiber.

Ein virtuelles Kraftwerk, wie das sonnenVPP, besteht aber nicht aus einer einzigen Anlage, sondern aus tausenden, die miteinander vernetzt sind. Insofern muss jede einzelne Einheit an den Einnahmen beteiligt werden. Bei sonnen geschieht das über die Gewinnbeteiligung, die über den Stromvertrag sonnenFlat an die einzelnen Haushalte ausgezahlt wird. Für eine sonnenBatterie 10 mit einer Größe von 11 kWh beträgt diese Gewinnbeteiligung 100 Euro (netto) im Jahr. Ein einzelner Haushalt könnte dies nicht machen und hätte demzufolge keinen Zugang zu Netzdienstleistungen und den damit verbundenen Einnahmen. Nur als Teil eines virtuellen Kraftwerks ist es normalen Haushalten heute möglich, sich hier zusätzliche Einnahmen an einem Markt zu sichern, der bisher industriellen Anbietern vorbehalten war.

Wie leisten virtuelle Kraftwerke einen Beitrag zur Energiewende?

In der öffentlichen Wahrnehmung der Energiewende steht vor allen der Ausbau von sauberen Energiequellen im Vordergrund. Das ist zweifellos der erste Schritt, der gemacht werden muss, um ein fossiles auf ein erneuerbares Energiesystem umzustellen. Es braucht aber auch Technologien, welche eine stark schwankende Produktion und Verbrauch miteinander in Einklang bringen können.  

Ein virtuelles Kraftwerk aus Batteriespeichern eignet sich ideal dazu, ein Stromnetz mit einem großen Anteil an Strom aus erneuerbaren Quellen zu stabilisieren. Daher ist es ein wichtiger Stützpfeiler der Energiewende. Da es alle Aufgaben übernehmen kann, die bisher konventionelle Kraftwerke erfüllten – oft mit fossilen Energieträgern – trägt es dazu bei, dass immer mehr dieser Kraftwerke abgeschaltet werden können. Das reduziert den CO2-Ausstoß.

Zuletzt entspricht das Prinzip eines virtuellen Kraftwerks dem Gedanken der Sharing Economy, einem nachhaltigen Wirtschaftsmodell. Bei der "Ökonomie des Teilens" werden Gegenstände oder Ressourcen auch anderen zur Verfügung gestellt, wovon die Gemeinschaft profitiert. Ein Beispiel für Sharing Economy ist z. B. Carsharing. Durch das gemeinschaftliche Nutzen der Autos können diese effizienter genutzt werden. Ein virtuelles Kraftwerk, wie das sonnenVPP, funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Im Gegensatz zum Carsharing befinden sich die sonnenBatterien zwar im Besitz der einzelnen Endkunden, doch sie stellen ihre Batteriespeicher bzw. einen kleinen Teil ihrer Speicherkapazität dem virtuellen Kraftwerk von sonnen zur Verfügung. Das sonnenVPP kann damit Netzdienstleistungen erbringen, die der Gemeinschaft nützen. In diesem Fall profitieren zum einen alle teilnehmenden Mitglieder der sonnenCommunity mit einer Gewinnbeteiligung. Dieser Vorteil ergibt sich erst durch die gemeinsame Vernetzung. Indirekt profitieren aber auch alle anderen Menschen, indem das Stromnetz ein neues Werkzeug für die Energiewende erhält. So werden bestehende Batteriespeicher effizienter genutzt – zum Vorteil aller und ohne weiteren Ressourcenverbrauch durch z.B. andere Systeme, die sonst diese Aufgabe übernehmen müssten. Ein rundum nachhaltiger Ansatz.