System zur Stromerzeugung in großem Maßstab, welches aus kleinen dezentral angeordneten Stromerzeugern besteht, die zentral nach dem Netzstrombedarf gesteuert werden können. Abgesehen von einzelnen kleinen Projekten sind virtuelle Kraftwerke noch in einem frühen Planungsstadium.
Beispiel für ein virtuelles Kraftwerk
In einzelnen Haushalten befinden sich Mini-Blockheizkraftwerke (Mini-BHKW). Sie bestehen aus einem gasbetriebenen Verbrennungsmotor, einem Strom-Generator und einem Wärmetauscher. Dadurch kann einerseits Strom erzeugt werden, andererseits wird die Abwärme ausgekoppelt, um sie für Heizung und Warmwasserbereitung zu nutzen.
Der Strom wird i.A. in das Stromnetz eingespeist werden, die Wärme hingegen wird lokal genutzt. Diese Aufteilung ist sinnvoll, weil
- Strom im Haushalt sehr variabel abgenommen wird. Z.B. 50 Watt Grundbedarf, aber kurzzeitig 3000 Watt für den Backofen benötigt werden.
- Wärme für Heizung und Warmwasser gut gespeichert werden kann. Dadurch läßt sich die im Haushalt variabel benötigte Wärme auch bei ausgeschaltetem Mini-BHKW bereitstellen.
Die Cogeneration von Strom und Wärme wird hier – den beiden Ende/Nutzenergieformen entsprechend – optimal gestaltet:
- Die Stromerzeugung muss dem Netzbedarf nachgeregelt werden: Die dazu notwendige Leistung wird durch die Mini-BHKW bereitgestellt, indem die Anzahl der Mini-BHKW eingeschaltet wird, die Systeme jeweils in einem Arbeitsbereich mit hoher Effizienz betrieben werden.
- Die dabei anfallende Abwärme kann – unabhängig vom Strombedarf – über einen Wärmespeicher zeitversetzt abgenommen werden.
Notwendige Voraussetzungen
Verschiedene Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit virtuelle Kraftwerke sinnvoll betrieben werden können:
- Gute Anpassung der Leistung des Mini-BHKW an den Wärmebedarf der Häuser/Einrichtungen
- Geringe Schadstoff-Emissionen durch denVerbrennungsmotor
- Keine/unhörbare Lärmemissionen
- Hohe Lebensdauer bei energiearmer Herstellung des Mini-BHKW
- Zuverlässige Auslegung der Datenübertragung zwischen Kraftwerksbetreiber und Mini-BHKW
- Optimale Programmierung der Mini-BHKW-Steuerung für alle Betriebszustände des Mini-BHKWs. Damit ist die energieeffiziente Stromerzeugung ebenso gemeint, wie die dem Bedarf angepasste Bereitstellung der erzeugten Wärme (Sommer/Winter).
Zukunft von virtuellen Kraftwerken
In Zukunft werden virtuelle Kraftwerke eine immer wichtigere Rolle spielen, gerade im Zusammenhang mit der dezentralen Stromproduktion durch Photovoltaik, Windkraftanlage und ggf. weitere Stromerzeugungs-Systeme. Dies ist insbesondere von Bedeutung, solange keine Stromspeicher mit ausreichende Kapazität zur Verfügung stehen.
In Verbindung mit den genannten Mini-BHKW können im Gesamtsystem die Anteile erneuerbarer Energien erhöht werden: Strom aus erneuerbaren Energien wird genutzt, so lange er ausreichend verfügbar ist. Erdgas wird nur dann in den Mini-BHKW eingesetzt, wenn erneuerbare Energien nicht ausreichen. Dadurch wird Erdgas eingespart, aber dennoch ein Abgleich Stromerzeugung – Stromverbrauch effizient gestaltet.