Wertschöpfung durch flexiblen Stromverbrauch in Industrie und Gewerbe

R. Simon, Z. Meszaros

Bedingt durch den Ausbau der fluktuierenden Stromerzeuger wie Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen wird es zu Phasen kommen, bei denen deutliche Überschüsse an elektrischer Energie auftreten werden. Um Abschaltungen zu reduzieren ist es notwendig, die Ergänzungskraftwerke und ebenso Verbraucher zu flexibilisieren bzw. Speicher aufzubauen.

Voraussetzung ist jedoch, dass diese Anlagen Kenntnis über die momentane Netzsituation und Bedarfe erhalten. Dazu müssen in ein virtuelles Kraftwerk / Smart Grid integriert werden. Geschieht dies, können im Verbund heute schon Flexibilitätsmärkte, wie Spotmärkte oder Regelenergiemärkte erreicht werden, die für flexible Anlagen Umsätze oder reduzierte Energiekosten möglich machen.

Deshalb wird eine wesentliche Eigenschaft von Anlagen oder Teile der Industrieprozesse schon in naher Zukunft die mögliche Flexibilität sein. Es gilt diese Flexibilität über die Transportmedien hinaus zu erkennen und eventuell durch Umbau bzw. Erweiterungen der Anlage zu erhöhen. Hier spielt das Energiemanagement eines Unternehmens eine wesentliche Rolle. Es kann zusätzliche Aufgaben übernehmen und so zum Flexibilitätsmanagement werden. Über flexible Anlagen können schwankende Netzsituationen ausgeglichen und der Anteil der umweltfreundlichen Stromerzeuger erhöht werden. Überschüsse von elektrischer Energie können in andere Energieformen wie Wärme, Gas, Wasser, Druckluft bzw. im Unternehmen zu produzierende Stoffe umgewandelt und so gespeichert werden.

Ausgangssituation und Motivation

Im Rahmen des Umbaus der Stromversorgung hin zu klimaneutralen Stromquellen werden vor allem die fluktuierenden Techniken Windkraft und Photovoltaik eine immer tragendere Rolle spielen. Fluktuierend bedeutet, sie erzeugen den Strom aus Sicht der Verbraucher zufällig mit einer deutlich geringeren Volllaststundenzahl als bei der herkömmlichen Stromversorgung. Hierdurch ist es notwendig, wesentlich mehr Erzeugungsleistung zu installieren als benötigt. Es wird in dem zukünftigen Stromsystem also Phasen geben, in denen die Stromerzeugung um ein Vielfaches höher istals der Verbrauch. Ebenso wird es Phasen geben, wo der Verbrauch höher als die Erzeugung ist. Diese Phasen werden unterschiedlich lange anhalten.

Abbildung 1: Prognostizierte Netzsituation im Versorgungsgebiet der EWR AG im Jahr 2020 mit der Netzlast (blau) und der über Windkraft und Photovoltaik erzeugten Strommengen (grün) [L1]

Die beschriebene Situation der zukünftigen Stromversorgung begründet

durch die Reduktion der residualen Last, welche für die Systemdienstleistung Frequenzhaltung herangezogen wird, die Notwendigkeit flexible Verbraucher auch für Systemdienstleistungen der Übertragungsnetze heranzuziehen,

infolge von möglichen Spannungsüberhöhungen in den Verteilnetzen, verursacht durch den Ausbau der Photovoltaik, die Notwendigkeit die Netze zu ertüchtigen bzw. über flexible Verbraucher Systemdienstleistungen im Sinne der Spannungshaltung anzubieten,

die Entwicklung von zusätzlichen Möglichkeiten der Stromspeicherung, die ab einem Anteil von etwa 60 % der fluktuierenden Stromquellen benötigt werden [L2].

Eine einfache und kostengünstige Möglichkeit eine Form der Stromspeicherung zu organisieren ist es, industrielle bzw. gewerbliche Verbraucher im eben beschriebenen Sinn zu nutzen. Hierfür ist es notwendig den Stromverbrauch flexibel halten können bzw. dies durch Umorganisation bzw. Umbau zu erreichen. Diese Variante nutzt v. a. vorhandene Strukturen und ist deshalb mit einem hohen Wirkungsgrad bei geringen Zusatzinvestitionen einsetzbar. [L3]

Vor diesem Hintergrund fördert das Wirtschaftsministerium Rheinland-Pfalz das Projekt VEVIDE – Aufbau eines Verbundes dezentraler Stromspeicher verschiedenster Art zu einem virtuellen Energiespeicher. Das Projekt, welches im Juni 2013 gestartet wurde, wird von dem Projektkonsortium Transferstelle Bingen, EWR Netz GmbH, Technische Werke Ludwigshafen AG, DEEnO Energie AG und SPEnergyControl GmbH durchgeführt. Ziel ist es beispielhaft aufzuzeigen, welche Möglichkeiten tatsächlich in den Unternehmen vorhanden sind, um den Strombedarf im Sinne der Netze bzw. der Märkte zu organisieren.

Ein weiterer nennenswerter Aspekt des Projektes ergibt sich durch die Eigenversorgung von Unternehmen: Die Flexibilisierung erhöht zudem die Möglichkeit den über eigene Windkraftanlagen oder Photovoltaikanlagen selbst erzeugten Strom vermehrt im Unternehmen zu halten.

Darüber hinaus kann über die Flexibilisierung der Energieverbräuche und über die Virtualisierung der Speicher ein positiver Beitrag für die Direktvermarktung der EEG Anlagen geleistet werden.

Abbildung 2: Gedanke des virtuellen Stromspeichers, d.h. Anlagen im Verbund eines Smart Grid [L4]