Smart Grids zur Stabilisation der Stromnetze
Offener Industriestandard
auf dem Vormarsch
Die Versorgungssicherheit in der Energiewende soll durch innovative Applikationen wie Lastmanagement und virtuelle Kraftwerke gewährleistet werden. Ihre Aufgabe ist es, die natürlichen Schwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen. Der offene Industriestandard VHPready fördert dabei die Einbindung industrieller Anlagen und Lasten in die Leitwarte und die notwendige Kommunikation.
Die Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien – Biomasse, Photovoltaik oder Windkraft – lag in Deutschland im Jahr 2015 bei 33 Prozent. In zehn Jahren soll der Anteil der erneuerbaren Energien bei 40 bis 45 Prozent liegen. Mit dem Anwachsen der erneuerbaren Energien im System steigen Fluktuation und Schwankungen im Stromnetz. Der Ausbau von erneuerbaren Energien erhöht die Anforderungen an die Flexibilität der Übertragungs- und Verteilungsnetze. Dabei entfallen laut der Internationalen Energieagentur IEA ca. 42 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs auf die Industrie. Der Anteil der erneuerbaren Energien im Strommix und das Gewicht der Industrie im gesamten Stromverbrauch deuten darauf hin, dass für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewendeziele die Zusammenarbeit der Energie- und Fertigungsnetze nötig ist. Eine Möglichkeit, die natürlichen Schwankungen in den Griff zu bekommen, sind virtuelle Kraftwerke und Lastmanagementapplikationen. Beide bilden einen Pool von jeweils dezentralen Energieanlagen und elektrischen Lasten, die gemeinsam von einer übergeordneten Instanz gesteuert werden. VHPready bildet dabei den Industriestandard für die Vernetzung der dezentralen Energieerzeuger und der elektrischen Lasten mit der Leitwarte des virtuellen Kraftwerks bzw. des Lastmanagementsystems. Mit Fernwirk-Gateways nach VHPready soll eine nahtlose Integration möglich und dadurch die Versorgungssicherheit in der Energiewende gewährleistet werden.
Virtuelle Kraftwerke stabilisieren die Stromnetze
Ein virtuelles Kraftwerk ist ein Zusammenschluss dezentraler Erzeuger, z.B. von Biogas-, Kraft-Wärme-Kopplungs-, Windenergie-, Solar- und Wasserkraftanlagen, und steuerbarer Lasten (z.B. Wärmepumpen, Prozesserhitzer oder Batteriespeicher) zum Zweck der Übernahme von Systemdienstleistungen, etwa zum Bereitstellen von Regelenergie. Ein virtuelles Kraftwerk kombiniert die Energieanlagen zu einem vernetzten, flexibel regelbaren und zentral gesteuerten Anlagensystem und ermöglicht den Ausgleich von Schwankungen durch das koordinierte Zusammenwirken der dezentralen Energieressourcen und Lasten. So sind Blockheizkraftwerke in der Lage, Strom ins Netz einzuspeisen, wenn die erneuerbaren Energieanlagen zu wenig produzieren. Wärmepumpen können hingegen überflüssigen Strom aus dem Netz entnehmen, wenn die erneuerbaren Energieanlagen zu viel Strom erzeugen. Die zentrale Leitwarte spricht alle im virtuellen Kraftwerk vernetzten und regelbaren Anlagen an. Die Kommunikation zwischen den Energieerzeugern und der Leitwarte war jedoch bisher nicht vollständig standardisiert. Der Kommunikationsstandard VHPready soll jetzt dafür sorgen, dass sich Leitwarte und Anlage dabei über Herstellergrenzen hinweg verstehen.
Offener Standard für virtuelle Kraftwerke
VHPready steht für Virtual Heat and Power Ready. Die Version 4.0 ist ein offener Industriestandard für die Fernsteuerung und den Zusammenschluss von dezentralen Strom- und Wärmeerzeugungsanlagen, Verbrauchern und Energiespeichern zu virtuellen Kraftwerken. Das von Vattenfall initiierte VHPready-Protokoll wird mittlerweile von dem Industrieforum VHPready e.V. spezifiziert. Dabei handelt es sich um eine Industrieallianz von über 40 Unternehmen aus den verschiedenen Bereichen des Energiemarktes (Betreiber von virtuellen Kraftwerken, Energieversorger, Übertragungsnetzbetreiber, BHKW-Hersteller und Anbieter von industriellen Kommunikations-Gateways) mit dem Ziel, den Industriestandard für die Vernetzung dezentraler Energieanlagen, das Zertifizierungsprogramm und dazugehörige Prüfwerkzeuge zu entwickeln. Den funktionalen Kern von VHPready bildet eine umfangreiche Datenpunktliste, mit der sich die unterschiedlichen Energieanlagen und Lasten in die Leitwarte einbinden lassen. Diese Liste legt die Formate der Daten fest, die bidirektional in Überwachungs- und Kontrollrichtung zwischen Leitwarte und dezentraler Energieanlage ausgetauscht werden. Das kommunikationstechnische Fundament auf Basis von TCP/IP bilden die Fernwirkprotokolle IEC60870-5-104 oder IEC61850. Die Sicherheit der Datenübertragung wird durch eine geschlossene Benutzergruppe und den Aufbau eines virtuellen privaten Netzwerks gewährleistet.
