[vc_row][vc_column][vc_custom_heading text=“Das Kraftwerk wird virtuell: Lösungsansatz für das digitalisierte Energiesystem“ font_container=“tag:h2|font_size:38|text_align:left|color:%23e30613″ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1568186638763{margin-top: -25px !important;}“][vc_column_text]Sascha Birk, Thorsten Schneiders, TH Köln, Johannes Fleer, Forschungszentrum Jülich, Georg Holtz, Wuppertal Institut, Samir Jeddi, Max Schönfisch, Dietmar Lindenberger, ewi Köln[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Kurz und bündig:“ font_container=“tag:h3|font_size:17|text_align:left|color:%23ffffff“ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1568032783375{padding-left: 15px !important;background-color: #f07d00 !important;}“][vc_column_text css=“.vc_custom_1568186693078{border-top-width: 1px !important;border-right-width: 1px !important;border-bottom-width: 1px !important;border-left-width: 1px !important;padding-top: 10px !important;padding-right: 10px !important;padding-bottom: 10px !important;padding-left: 10px !important;background-color: #eaeaea !important;border-left-color: #aaaaaa !important;border-left-style: solid !important;border-right-color: #aaaaaa !important;border-right-style: solid !important;border-top-color: #aaaaaa !important;border-top-style: solid !important;border-bottom-color: #aaaaaa !important;border-bottom-style: solid !important;border-radius: 1px !important;}“]Als Virtuelles Kraftwerk (VKW) wird der Zusammenschluss mehrerer dezentraler Erzeugungsanlagen, Speicher und Lasten im Stromnetz bezeichnet, die über ein zentrales Leitsystem gesteuert werden. VKWs bieten verschiedene Möglichkeiten, flexibel auf das wetterabhängige Dargebot erneuerbarer Energien, Laständerungen und Engpässe im Stromnetz zu reagieren und dem wachsenden Bedarf des Stromsystems nach solcher Flexibilität zu begegnen. Das vorgestellte Projekt untersucht die Treiber des steigenden Flexibilitätsbedarfs und daraus resultierende mögliche zukünftige Geschäftsmodelle von VKWs.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row css=“.vc_custom_1519752670572{margin-top: -10px !important;}“][vc_column][vc_column_text]Neben den Technologien, die bereits heute in Virtuellen Kraftwerken (VKW) zum Einsatz kommen, liegt der Fokus des Projektes „VISE – Regionale Virtuelle Kraftwerke“ insbesondere auf Technologien, die auf der Nieder- und Mittelspannungsebene angeschlossen sind und erst perspektivisch unter gegebenen Rahmenbedingungen in ein VKW eingebunden werden können. Als Teil einer Analyse möglicher zukünftiger Geschäftsmodelle wird untersucht, welche Perspektiven sich durch einen steigenden Flexibilitätsbedarf des Stromsystems sowie durch in Zukunft zusätzlich einzubindende Technologien auf Haushaltsebene für VKWs ergeben.[/vc_column_text][ult_dualbutton btn_hover_style=“Style 2″ btn_border_style=“solid“ btn_color_border=“#ffffff“ btn_border_size=“2″ btn_alignment=“left“ dual_resp=“off“ button1_text=“Einzelheft kaufen“ icon_link=“url:https%3A%2F%2Fwww.aws-institut.de%2Fim-io%2Fproduct%2Fdigital-energy%2F|||“ btn1_background_color=“#f07d00″ btn1_bghovercolor=“#e30613″ icon=“Defaults-book“ icon_size=“22″ icon_color=“#ffffff“ icon_hover_color=“#f07d00″ button2_text=“Jetzt abonnieren“ btn_icon_link=“url:https%3A%2F%2Fwww.aws-institut.de%2FSIR%2Fabo%2F|||“ btn2_background_color=“#f07d00″ btn2_bghovercolor=“#e30613″ btn_icon=“Defaults-chevron-right“ btn_icon_size=“22″ btn_icon_color=“#ffffff“ btn_iconhover_color=“#f07d00″ divider_text=“oder“ divider_text_color=“#f07d00″ divider_bg_color=“#ffffff“ btn1_text_color=“#ffffff“ btn1_text_hovercolor=“#ffffff“ btn2_text_color=“#ffffff“ btn2_text_hovercolor=“#ffffff“ title_font_size=“desktop:20px;“ btn_border_radius=“3″ title_line_ht=“desktop:22px;“ btn_width=“280″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Das Virtuelle Institut Smart Energy (VISE) befasst sich mit dem Einfluss der Digitalisierung auf die Energiewirtschaft und deren Bedeutung für Akteurinnen und Akteure in NRW. Das Teilprojekt „Regionale Virtuelle Kraftwerke“ identifiziert und analysiert in diesem Zusammenhang neue digitale Geschäftsmodelle bei steigender dezentraler Energieversorgung. Die Hebung noch unerschlossener, dezentraler Flexibilitätspotenziale auf Haushaltsebene, die durch „smarte“ Technologien und die Digitalisierung ermöglicht wird, wird in Zukunft voraussichtlich neue Geschäftsfelder eröffnen. Diese lassen sich vermutlich durch innovative, digitale Geschäftsmodelle regionaler Anbieter erschließen. Ob in diesem Zusammenhang Geschäftsmodelle für Virtuelle Kraftwerke (VKW) entstehen, hängt von der Entwicklung der technologischen und ökonomischen Rahmenbedingungen ab [1]. Um dies bewerten zu können, ist ein Verständnis der technischen Grundlagen von VKWs und der durch VKWs zu generierenden Mehrwerte nötig.[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Was sind virtuelle Kraftwerke?“ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]Mit der zunehmenden Einbindung wetterabhängig einspeisender Erneuerbarer Energien (EE) wird eine Zunahme des Bedarfs an Flexibilität im Stromsystem erwartet [2]. In Anlehnung an die Definition von Eurelectric [3] wird die Flexibilität einer Anlage beziehungsweise eines VKW als die zielgerichtete Veränderung von Stromeinspeisung oder Stromentnahme in Reaktion auf ein äußeres Preis- oder Steuerungssignal definiert. Durch den steigenden EE-Anteil treten häufigere Schwankungen und höhere Änderungsgeschwindigkeiten bei der Energiebereitstellung auf. Die geografische Ausbreitung des zugrundeliegenden Stromnetzes wirkt diesem Anstieg entgegen [2]. Darüber hinaus könnte die Elektrifizierung des Transport- und Wärmesektors zu mehr Netzengpässen im Verteilnetz führen. Tritt ein Netzengpass auf, müssen die Ein- beziehungsweise Ausspeisung vor und hinter dem Engpass angepasst werden. Die Kosten für das Engpassmanagement sind in der Vergangenheit stark gestiegen und resultieren bisher größtenteils aus Engpässen im Übertragungsnetz [4]. Als Virtuelles Kraftwerk wird der Zusammenschluss mehrerer dezentraler Anlagen im Stromnetz bezeichnet, die über ein zentrales Leitsystem gesteuert werden. VKWs verfügen über die technischen Möglichkeiten, den steigenden Flexibilitätsbedarf durch die Bündelung dezentraler Erzeugungsanlagen, Speicher und steuerbarer Verbraucher zu decken. Diese dezentralen Anlagen werden als Komponenten des VKW bezeichnet. Das Leitsystem koordiniert mithilfe der entsprechenden Infrastruktur von Informations- und Kommunikationstechnologien den Einsatz der einzelnen Komponenten. Es ermöglicht die gesicherte Einspeisung oder Entnahme elektrischer Leistung über einen bestimmten Zeitraum und damit die Vermarktung von Strom und Systemdienstleistungen. Ziel des VKW-Betriebs ist es, positive betriebswirtschaftliche Effekte für den Betreiber zu generieren [1]. Als regionales VKW (RVKW) wird in diesem Projekt ein VKW definiert, dessen Komponenten auf der Nieder- und Mittelspannungsebene angeschlossen sind.[/vc_column_text][vc_single_image image=“12674″ img_size=“large“ add_caption=“yes“ alignment=“center“][vc_custom_heading text=“Komponenten virtueller Kraftwerke“ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]Die Komponenten eines RVKW lassen sich in vier Kategorien einteilen: Vollständig regelbare Erzeugungsanlagen, wetterabhängig einspeisende Erzeugungsanlagen, Speicher und regelbare Lasten. Jede dieser Technologiegruppen hat spezifische Charakteristika, die in RVKW-Geschäftsmodellen berücksichtigt werden müssen. Als eine der wenigen vollständig regelbaren Erzeugungsanlagen auf Haushaltsebene stehen Blockheizkraftwerke (BHKWs) zur Verfügung. Als Richtgröße für den Betrieb gilt meist der Wärmebedarf des zu versorgenden Objektes. Bei dieser wärmegeführten Betriebsweise ist die erzeugte elektrische Energie ein Nebenprodukt. Zur Flexibilisierung der Stromerzeugung ist ein thermischer Speicher nötig. Da für den wirtschaftlichen Betrieb ein ausreichend großer Wärmebedarf nötig ist, werden BHKWs vor allem für größere Objekte beziehungsweise für Quartierslösungen eingesetzt [5]. Wetterabhängig einspeisende Erzeugungsanlagen, das heißt Windenergieanlagen (WEA) und Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen), erzeugen Strom abhängig von der Windgeschwindigkeit beziehungsweise der solaren Einstrahlung. Jede dieser Erzeugungsanlagen hat eine konstruktiv bedingte Nennleistung, ihre tatsächliche Einspeiseleistung lässt sich jedoch nur bis zu einer bestimmten Genauigkeit prognostizieren [6]. Speicher bieten die Möglichkeit, Stromerzeugung und -verbrauch zeitlich voneinander zu entkoppeln. Sie sind in erster Linie durch ihre Speicherkapazität und ihre Nennleistung charakterisiert. Für einen effizienten Speichereinsatz ist eine der Anwendung angepasste Betriebsstrategie mit entsprechendem Ladestandsmanagement erforderlich. Da jeder Speichervorgang Energieverluste verursacht, ist eine direkte Nutzung erzeugter Energie, sofern möglich, in der Regel vorzuziehen [6]. Regelbare Lasten erlauben die zeitliche Verschiebung von Stromverbrauch. Die verschiebbare Energiemenge und der zeitliche Horizont der Verschiebung hängen jeweils von der Art der Last ab. Wärmepumpen nutzen elektrische Energie, um die Umgebungswärme auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen [5]. Sie können als steuerbare Verbrauchseinrichtung über einen gesonderten Zähler abgerechnet werden. Auch die Voraussetzungen für die Nutzung von Ladestationen von Elektrofahrzeugen für Lastmanagement sind schon heute gegeben [7].[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Geschäftsmodelle für VKW“ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]Im Rahmen der Analyse möglicher zukünftiger Geschäftsmodelle wird hier der Fokus darauf gelegt, welche Leistungen und Produkte VKWs anbieten können und wie die Wertschöpfung eines VKW aussehen kann. Diese beiden Kategorien sind essentiell für das Verständnis bestehender und die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle [8]. Abbildung 1 gibt einen Überblick über die Analyse eines VKW entsprechend der Kategorien eines Geschäftsmodells. In der Kategorie Leistung/Produkt werden der Bedarf der Kunden, der diesem Bedarf gegenüberstehende Nutzen, den das VKW stiftet, und die dafür zu erbringenden Produkte und Dienstleistungen erfasst. Der Flexibilitätsbedarf des Gesamtsystems wird dem VKW gegenüber letztendlich über verschiedene Koordinationsmechanismen wie Märkte und bilaterale Verträge vermittelt. Die Eigenschaften der dabei gehandelten Produkte sind zumeist durch die Regularien des Marktes festgelegt, auf dem das Produkt gehandelt wird. Beim Abschluss bilateraler Verträge können Produkte oder Dienstleistungen im Rahmen der geltenden Gesetze und Regelwerke frei definiert werden. In der Summe ergibt sich ein großes Spektrum unterschiedlicher Produkte und Dienstleistungen [8][9]. Die Kategorie Wertschöpfung bildet den Kern eines Geschäftsmodells und beschreibt, wie aus vorhandenen Ressourcen ein Nutzen mit höherem Geldwert generiert wird. Die Ressourcen des VKW sind im Wesentlichen die einzelnen Komponenten, die in das Kraftwerk eingebunden sind. Die Fähigkeiten regionaler VKW resultieren aus der spezifischen Zusammenstellung und geographischen Verteilung ihrer Komponenten [8] [9]. Zu diesen Fähigkeiten gehört die kurzfristige veränderliche Einspeisung/Entnahme von Leistung, welche beispielsweise die Bereitstellung von Regelleistung ermöglicht. Darüber hinaus kann ein VKW auch die Fähigkeit haben, über das flexible Zusammenschalten unterschiedlicher Erzeuger und Verbraucher mit unterschiedlichen Ein- und Ausspeiseprofilen gesicherte Leistung gemäß einem vorab definierten Fahrplan bereitzustellen und diese an Kunden zu vermarkten [10]. Dies stellt vor allem dann eine Herausforderung dar, wenn wetterabhängig einspeisende Erzeugungsanlagen in das VKW eingebunden sind. Das VKW verarbeitet die Leistungsgradienten und Prognosefehler, die aus der Nutzung wetterabhängiger EE entstehen, intern und reduziert dadurch den Flexibilitätsbedarf des restlichen Stromsystems [4].[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Ausblick“ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]Die Voraussetzungen für die Entstehung innovativer Geschäftsmodelle werden durch die Entwicklung der gesetzlichen und ökonomischen Rahmenbedingungen, die Entwicklung des Flexibilitätsbedarfs des Stromsystems und die technologische Entwicklung geschaffen. Zur Identifikation potentieller, künftiger Geschäftsmodelle werden im VISE Teilprojekt „Regionale Virtuelle Kraftwerke“ zum einen Diskurse und Entwicklungen hinsichtlich möglicher zukünftiger Märkte (z.B. regionaler Flexibilitätsmarkt) und Vertriebswege (z.B. Power-Purchase Agreements) sowie sich ändernder Akteursrollen (z.B. größere Relevanz von Prosumern) verfolgt. Für eine genauere Analyse einiger möglicher zukünftiger Geschäftsmodelle werden im weiteren Projektverlauf verschiedene mögliche RVKWs bezüglich ihrer Erlösmöglichkeiten an den Strom- und Regelleistungsmärkten sowie bezüglich ihrer Auswirkungen auf das Verteilnetz modelltechnisch erfasst und simuliert.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][/vc_column][/vc_row]