Interview: Wie virtuelle Kraftwerke vor dem Blackout schützen

Die genauen Uhrzeiten und der Bedeckungsgrad sind Standortabhängig, in Berlin beginnt die Sonnenfinsternis um 9:38 Uhr, der maximale Bedeckungsgrad von 74 Prozent wird um 10:48 Uhr erreicht, um 11:58 Uhr endet die Sonnenfinsternis. / Foto: HB
Die genauen Uhrzeiten und der Bedeckungsgrad sind Standortabhängig, in Berlin beginnt die Sonnenfinsternis um 9:38 Uhr, der maximale Bedeckungsgrad von 74 Prozent wird um 10:48 Uhr erreicht, um 11:58 Uhr endet die Sonnenfinsternis. / Foto: HB
Die Schwankungen im Netz werden durch den höheren Anteil an erneuerbaren Energien weiter steigen und folglich einen noch höheren Bedarf an Flexibilitäten erfordern / Foto: HB

Virtuelle Kraftwerke – Die Zukunft der dezentralen Energieversorgung

(WK-intern) – Interview mit Dr. Alexander Bödcher, Konstantin Graf und Christopher Muth von der Technologie- und Innovationsberatung Altran. Dr. Alexander Bödcher ist Industry Director für die Bereiche Energy, Industry, Life Science und Railway.

Konstantin Graf ist Lead Consultant im Bereich Energy & Industry. Christopher Muth ist Wirtschaftsmathematiker und Lead Consultant Energy Analytic bei Altran. Seit anderthalb Jahren sind Graf und Muth Kernteammitglieder in der internationalen Altran Virtual Power Plant R&D Gruppe.

Definieren Sie den Begriff „Virtuelles Kraftwerk“. Was versteht man bei Altran genau darunter?

Graf: Das Virtuelle Kraftwerk ist ein intelligentes System, das die Schwankungen zwischen Energiebedarf und -erzeugung, jederzeit flexibel ausbalanciert – und das unter Berücksichtigung der Kosteneffizienz.

Wie funktionieren virtuelle Kraftwerke?

Muth: Virtuelle Kraftwerke, oder Virtual Power Plants (VPPs), schalten dezentrale Verbraucher und Energieerzeugungsanlagen zusammen. Das heißt, sie nehmen Bedarfssignale auf und steuern daraufhin Verbrauch und Erzeugung. Hierbei nutzt das VPP Flexibilitäten in den Anlagen – viele Erzeugungsanlagen, aber auch Verbraucher verfügen nämlich über Kapazitäten, die flexibel hinzu- oder weggenommen werden können. Damit bilden sie ein adäquates Mittel, um auf Verbrauchsspitzen zu reagieren und im besten Fall diese vorab abzufedern oder zumindest abzuschwächen. Da die einzelnen Anlagen über unterschiedliche Einsatz- und Kostenprofile verfügen, besteht die Aufgabe des VPP darin, das vorhandene Portfolio so optimal wie möglich zu nutzen – Ziel ist schließlich die Kombination zur Balancierung mit den geringsten Kosten zu erreichen. Als Beispiele für Kapazitäten aus dem Portfolio sind hier Gas-Kraftwerke, Batteriespeicher und Blockheizkraftwerke zu nennen.

An welchen Projekten zu diesem Thema arbeitet Altran momentan?

Graf: Wir befinden uns mittlerweile in der dritten Runde des internen Innovationswettbewerbes iProject. In der ersten und zweiten Runde haben wir bereits die Grundlagen für unser VPP entwickelt. In der dritten Runde standen daher besonders auf industrielle Unternehmen angepasste VPP im Fokus.

Welche Erkenntnisse konnten in den ersten Runden des iProject Innovationswettbewerbes gewonnen werden?

Muth: Die Ergebnisse der ersten und zweiten Runde waren Referenzprojekte bei einem großen deutschen Logistikunternehmen und einem globalen Automobilhersteller, an denen über zehn Berater teilnahmen. Aktuell wird hierzu in der Praxis eine Open-Source Big Data-Plattform für VPP als Grundlage aufgebaut.

Welche Bedeutung haben virtuelle Kraftwerke für die Energiewende?

Dr. Bödcher: Sie stellen flexible Kapazitäten bereit, die besonders für die Industrie wichtig sind und daher auch entscheidend für den Erfolg der Energiewende. VPPs ermöglichen die Steuerung entsprechender Kapazitäten – sie machen die Energiewende kosteneffizienter und schaffen neue Geschäftsmodelle für alle Marktteilnehmer.

Welche Speichertechniken haben das größte Potenzial?

Muth: Grundsätzlich haben Techniken, die Energie schnell aufnehmen und abgeben können, das größte Potenzial. Unser VPP-Modell schließt aber keine Speichertechniken aus, die bevorzugte Technik „schlechthin“ gibt es nicht.

Wird das virtuelle Kraftwerk bei Altran mit Hilfe einer speziellen Software gesteuert?

Graf: Wir haben im Rahmen des erwähnten iProjects einen innovativen Steuerungsalgorithmus in einem Demonstrator umgesetzt. Das VPP ist außerdem mit unserer Cloud-Lösung VueForge™ kombiniert beziehungsweise kombinierbar –  eine Big Data-Plattform befindet sich, wie erwähnt, zudem in der Entwicklung.

Wie kann der Kunde auf seine Daten zugreifen?

Muth: Das ist stark abhängig von den Wünschen des Kunden, sprich von der Funktionalität, die er benötigt. Er kann das System selbst betreiben oder aber auch Zugriff auf unsere Plattform in Form eines Software as a Service Angebot erhalten.

Mit dem Thema Cloud geht in der öffentlichen Diskussion auch immer das Thema Datensicherheit einher: Wie groß ist in diesem Kontext die Gefahr eines Hacker-Angriffes?

Muth: Hacker-Angriffe stellen durchaus eine reale Gefahr dar, die keinesfalls unterschätzt werden sollte. Es gab auch schon Tests, beispielsweise zur Sicherheit von Stadtwerken – hier konnten die Hacker eindringen. Aus unseren zahlreichen Projekten quer über alle Industrien hinweg ist uns die Fragestellung der Datensicherheit aber nicht neu – wir wissen, wie wir mit sensiblen Kundendaten umzugehen haben.

Wie können virtuelle Kraftwerke vor solchen Angriffen geschützt werden?

Muth: Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik hat eine Richtlinie vorgegeben, die Sicherheit von Smart Metern und Smart Meter-Gateways betreffen. Die deutsche Regelung gilt als die härteste der Welt.

Stichwort Netzausbau: Wie wichtig ist dieser für virtuelle Kraftwerke?

Graf: Für virtuelle Kraftwerke spielt der Netzausbau eher eine gegenteilige Rolle, da ihre Aufgabe darin besteht, mit Hilfe intelligenter Systeme den physischen Netzausbau zu minimieren.

Wie sieht ihrer Meinung nach dann das Netz der Zukunft aus?

Dr. Bödcher: Das hängt gänzlich von den regulatorischen Rahmenbedingungen ab. Aktuell dürfen Netzbetreiber beispielsweise noch keine virtuellen Kraftwerke betreiben. Sollte sich dies in naher Zukunft ändern, halte ich zunächst kleinere VPPs für realistisch, die lokale Stromnetze steuern und ausbalancieren, ein sogenannter zellularer Ansatz.

Was muss diesbezüglich staatlicherseits geleistet werden?

Muth: Es muss eine Entscheidung über das künftige Strommarktdesign getroffen werden; Kapazitätsmärkte wären generell eine Entwicklung, die VPPs entgegenläuft. Speichertechnologien wie Power-to-Gas  haben großes Potential, sind aber aktuell noch zu teuer. Die Netzbetreiber dürfen außerdem nicht über eigene Erzeugungsanlagen und Speicher verfügen – wir brauchen eine Entscheidung gegen Kapazitätsmärkte und für flexible Stromprodukte.

Welche Herausforderungen müssen künftig noch bewältigt werden?

Graf: Um die Transformation der Energielandschaft zu beschleunigen, müssen sich zunächst neue Geschäftsmodelle als tragfähig erweisen – gerade auf dem Feld der Innovationen hat die traditionelle Energiewirtschaft enormen Nachholbedarf. Szenarien wie im Einzelhandel, der durch E-Commerce unter Druck gerät oder die aktuelle Diskussion ob Apple oder Google den Autokonzernen Konkurrenz machen könnten, sind auch in der Energiewelt möglich. Bei neuen Geschäftsmodellen ist daher ein auf den Kundennutzen zentriertes Herangehen notwendig. Ansätze wie Design Thinking, Design to Value und Lean Start Up können hier helfen, neue Geschäftsmodelle zu entwickeln und zu prüfen.

Was sind momentan Stärken und Schwächen von virtuellen Kraftwerken? Und wie behebt man diese?

Muth: Eine große Herausforderung stellt die Anbindung bestehender Anlagen dar, da es bislang keinen Standard für Verbindungsschnittstellen gab – hierzu wurden aber Module entwickelt, die eine Vielzahl von Schnittstellen ansprechen können. Eine Stärke der VPPs ist die Sicherstellung der ausbalancierten Netzfrequenz über bestimmte Flexibilitäten und im Fall unseres Modells, die Bandbreite an möglichen Anlagen, die das System einbinden kann.

Werden sich virtuelle Kraftwerke in Zukunft durchsetzen können?

Dr. Bödcher: Davon bin ich überzeugt, zumal die Energiewende politisch gewollt ist. Die Schwankungen im Netz werden durch den höheren Anteil an erneuerbaren Energien weiter steigen und folglich einen noch höheren Bedarf an Flexibilitäten erfordern. Schon heute sind VPPs im Einsatz –  deren zukünftige Ausgestaltung hängt allerdings von den bereits angesprochenen politischen Entscheidungen zu Marktdesign und Regularien ab. Sollten diese „günstig“ ausfallen, werden bis 2025 lokale virtuelle Kraftwerke das Netz ausbalancieren.

Dr. Alexander Bödcher verantwortet bei Altran in den Bereichen Energy, Industry, Life Science und Railway ein Team von 250 Beratern,  welche Produkt, Prozess und Service Innovationen entwickeln.

Die Altran Virtual Power Plant / Energy Analytics Lösung ist aus dem iProject entstanden. Das iProject ist der zweimal im Jahr von Altran intern ausgetragene Ideenwettbewerb,  bei dem aus über 100 Teams die fünf besten ausgewählt und mit einem fünfstelligen Budget zur Entwicklung ihrer Idee ausgestattet werden.

PM: Nils Wigger
Westend Medien GmbH
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Fon: ++49 (0) 211 17520850

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