70 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Industrie forschten über vier Jahre an übertragbaren Musterlösungen für eine sichere, wirtschaftliche und umweltverträgliche Energieversorgung bei zunehmender, aber schwankender Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien. Die Koordination erfolgte im Verbundprojekt WindNODE, im Rahmen des Förderprogramms „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. LEAG war als Assoziierter Partner mit dem Projekt „Innovatives Energiedrehkreuz Lausitz“ an WindNODE beteiligt.
Die Erkenntnisse aus WindNODE sind vielseitig und sie sind beeindruckend: Dutzende Projekte füllen den 250 Seiten starken Abschlussbericht. Im Arbeitspaket 7 „Industrielle Lastverschiebepotenziale“ auf Seite 172 wird es für die LEAG konkret. „Flexibel im clever organisierten Verbund“ lautet die Überschrift. Hier geht es um ein neues Konzept zur weiteren Flexibilisierung der steuerbaren Strombereitstellung. Denn einzelne Anlagen können hohe Flexibilitätsanforderungen nur mit unterschiedlicher Effizienz erfüllen. Verbindet man sie aber zu einem virtuellen Kraftwerk, lässt sich ihr Einsatz optimieren. So soll jede einzelne technische Einheit ihre Fähigkeiten bestmöglich einbringen können.
Die variable Kombination einzeln adressierbarer Anlagen zu virtuellen Kraftwerken bietet die Möglichkeit, effizient auf die neuen Anforderungen und Möglichkeiten der Märkte zu reagieren. Ein Beispiel hierfür ist Regelleistung – die erste Hilfe bei unvorhergesehenen Schwankungen der Stromerzeugung oder des Verbrauchs. Diese Regelleistung wird vom Übertragungsnetzbetreiber ausgeschrieben. Wer den Zuschlag erhält, muss ständig in der Lage sein, die vereinbarte Leistung zu erbringen. Das heißt, er muss entweder zusätzlich Strom einzuspeisen oder dem Netz durch Verbrauch bzw. Speicherung Strom entziehen. Dabei haben sich die Erbringungszeiträume für Regelleistung immer weiter verkürzt. Musste ein Bieter früher über eine Woche 24 Stunden am Tag Leistung für den Bedarfsfall bereithalten können, gilt dies heute für 4-Stunden-Blöcke, also in sechs Blöcken pro Tag. Ein virtuelles Kraftwerk ermöglicht auch kleineren Erzeugern und Verbrauchern, marktfähige Angebote abzugeben. Eine Anlage kann so an den Geboten eines Tages ganz unterschiedlich beteiligt sein – besonders interessant für Speicher und produzierende Unternehmen. Doch wie lassen sich diese Möglichkeiten am besten nutzen?
Bei Regelenergie ist Schnelligkeit gefragt: Sie muss innerhalb eines Zeitfensters von 30 Sekunden (Primärregelleistung) bis 15 Minuten (Minutenreserve) vollständig zur Verfügung stehen, Grafik: LEAG
Dr. Christian Fünfgeld aus dem Bereich Innovative Energielösungen war bei LEAG Projektleiter für WindNODE, Foto: LEAG
Die Simulation von Einsatzszenarien gibt Antworten. Solche Simulationen entwickelte LEAG auch in ihrem WindNODE Projekt. Die Hauptakteure waren ein flexibles Großkraftwerk, das typischerweise verschiedene Arten Regelleistung erbringt, und eine sehr große Batterie. Darüber hinaus konnten erneuerbare Erzeuger und industrielle Großverbraucher integriert werden. Im Rahmen des Verbundprojekts hat LEAG untersucht, wie sie gemeinsam die steigenden Flexibilitätsanforderungen effizienter erfüllen können. Für WindNODE wurden zunächst digitale Zwillinge des Kraftwerks und der Batterie entwickelt, die sie mit hoher Genauigkeit nachbilden. Dr. Christian Fünfgeld aus dem Bereich Innovative Energielösungen war bei LEAG Projektleiter für WindNODE. „Mithilfe der digitalen Zwillinge konnten wir das spezifische Anlagenverhalten unter realen äußeren und inneren Betriebsbedingungen wie der Netzsituation und der Einspeisung Erneuerbarer Energie simulieren. Die Betriebsergebnisse des digitalen Zwillings ermöglichten uns realistische Rückschlüsse auf die Belastung der einzelnen Anlagen und die Effizienz des Gesamtprozesses.“
Der LEAG Standort Schwarze Pumpe mit dem angrenzenden Industriepark, dem Bestandskraftwerk und dem bis dato größten Batteriespeicher Europas. Die BigBattery Lausitz speichert Strom aus dem Kraftwerk und den im Netz befindlichen Mix. Inzwischen ist sie seit 100 Tagen in Betrieb, Foto: LEAG
Grafik: LEAG
Das Ergebnis: Im virtuellen und engen physischen Zusammenschluss können die für sich genommen bereits sehr flexiblen Anlagen die Anforderungen aus dem Stromnetz am gemeinsamen Netzanschlusspunkt optimal erfüllen – im Minutenbereich und darunter. „Bei der Primärregelleistung erwarten wir beispielsweise, dass durch den Einsatz des Speichers bei geringen und oftmals sehr schnell wechselnden Schwankungen und des Kraftwerks bei stärkeren Abweichungen der Gesamtbetrieb effizienter gestaltet werden kann“, erläutert Fünfgeld. „So können gegenüber der unabhängigen Erbringung von Primärregeleistung in Kraftwerk und Batterie rund 21.000 Tonnen CO2 pro Jahr eingespart werden. Grund dafür ist der optimierte Einsatz der Batterie, welche dem Kraftwerk erlaubt, effizienter zu fahren.“
Virtuelle Kraftwerke wie die LEAG energy cubes vernetzen Stromerzeuger, -speicher und -verbraucher über ein gemeinsames Leitsystem und bilden so flexible Einheiten für den Strommarkt, Grafik: LEAG
Grafik: LEAG
Die Ergebnisse aus dem LEAG WindNODE Projekt zeigen, welche Chancen in der Bündelung von Anlagen im industriellen Maßstab stecken können. Hier können vorhandene Flexibilitätspotentiale erschlossen und neue Flexibilitätsanforderungen erfüllt werden. „Die variable Kombination kleiner Anlagen zu virtuellen Kraftwerken in den LEAG energy cubes bietet zudem die Möglichkeit, effizient auf die neuen Anforderungen der Märkte zu reagieren“, resümiert Fünfgeld. So ließen sich wetterabhängige Erzeugungseinheiten aus Wind und PV-Anlagen und die Flexibilität industrieller Lasten sowie Speicher kombinieren und besser planbar einsetzen. „Das im Verbund mit steuerbaren Kraftwerksanlagen, Batterien und P2X-Anlagen erhöht zudem die Leistungsfähigkeit im gesamten Erzeugungspool. In den virtuellen Kraftwerken der LEAG setzen wir auch zukünftig neu entwickelte Einsatzszenarien für die Stromerzeugung und die Stromversorgung von Industrie und Gewerbe um.“
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Mein Duales Studium der Betriebswirtschaftslehre bei der LEAG hat mein Interesse an den Bereichen Energiewirtschaft & Energielösungen von morgen geweckt. Seit 2020 unterstütze ich das Marketingteam der neuen Geschäftfelder, mit dem Ziel, komplexe Themen in spannende Inhalte zu packen und eine energiewendige Zukunft mitzugestalten.
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