Virtuelle Kraftwerke (VPPs) und die Zukunft des intelligenten Stromnetzes

Die meisten Diskussionen über den Übergang von der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen zu Solar- und Windkraft tendieren dazu, bestehende Kraftwerke durch erneuerbare Kraftwerke zu ersetzen. Allerdings bedeutet die modulare Natur der erneuerbaren Stromerzeugung - plus neue Optionen für Energiespeichersysteme -, dass es eine weitere Möglichkeit gibt: das virtuelle Kraftwerk oder VPP.

Das Konzept des virtuellen Kraftwerks aggregiert verteilte Energiequellen (DER), um als koordinierte Stromversorgung zu fungieren und traditionelle zentrale Erzeugung zu ergänzen oder sogar zu ersetzen. Solar- und Windproduktion von Wohn- und Gewerbegeneratoren kann zum primären oder ergänzenden Energieversorger für ein Netzwerk von Nutzern werden.   Traditionell wird elektrischer Strom von zentralen Kraftwerken an Häuser und Unternehmen geliefert und durch das Stromnetz verteilt. Obwohl es auf dem Weg viele Wendungen gibt, handelt es sich letztendlich um eine Angelegenheit von der Anlage zum Nutzer. Die aufkommende Smart-Grid-Technologie und -Infrastruktur, einschließlich bidirektionaler Messeinrichtungen, ermöglicht es den Verbrauchern, Strom zurück ins Netz zu verkaufen und die Last für spezialisierte Stromproduzenten zu verringern, während sie monetäre Rabatte verdienen. Verbraucher können auch vor Ort Strom speichern, um diesen bei Bedarf zu kaufen und zu verkaufen. Auf der abgelegenen Insel Eigg in Schottland werden VPP-Smart-Grid-Systeme bereits verwendet, wobei Häuser und Unternehmen ihre Nutzung koordinieren, um eine Überlastung des Netzes zu vermeiden.

Wenn Sie über Solarenergie und Batterie-Backup für Ihr Zuhause nachdenken, ist ein ideales Ziel die völlige Energieunabhängigkeit mit einer monatlichen Rechnung von 0 $. In extremen Fällen könnte man sich vorstellen, vollständig vom Netz getrennt zu leben und von der Natur – genauer gesagt von den Sonnenstrahlen – zu leben.   Die Kosten für ein solches Off-Grid-Setup können extrem sein, und wenn Ihre persönliche Ausrüstung kaputt geht, müssen Sie sie reparieren, um die Stromversorgung wiederherzustellen. Aus der Sicht eines Nutzers bieten VPPs die meisten persönlichen Vorteile eines solchen Off-Grid-Setups zu einem potenziell viel niedrigeren Preis sowie Backup-Strom vom Netz. VPPs bieten auch mehrere gesellschaftliche Vorteile im Vergleich zu einer zentralen fossil befeuerten oder sogar solargetriebenen Anlage.   Betrachten Sie die Modularität des VPP-Konzepts und dass die Erzeugung in der Nähe des Verbrauchs erfolgen kann. Im traditionellen Netzmodell kann ein Problem mit der Stromübertragung in einem Gebiet leicht ein anderes geografisches Gebiet beeinflussen. Das VPP-Konzept bietet mehr lokale Optionen zur Umleitung des Stroms, um die Lichter an zu halten, und es könnte sogar zu niedrigeren Übertragungsverlusten führen, da der Strom typischerweise näher an dem Ort verbraucht wird, an dem er erzeugt wird.   Auf persönlicher Ebene, wenn Ihre Ausrüstung versagt, können das Netz und andere DER Backup-Strom liefern, was eine sehr robuste Energieversorgung ermöglicht.   Physische Kraftwerke (kohlebefeuerte, solarbetriebene, nukleare oder andere) beanspruchen Land, das ansonsten für bewirtschaftete Wälder, Bauernhöfe und Parks genutzt werden könnte. VPPs nutzen jedoch sonst ungenutzte Dachflächen für Solarmodule. Solar kann auch über vorhandenen Parkflächen installiert werden, was den doppelten Vorteil der Stromerzeugung sowie der schattierten Autolagerung bietet. Die Installation von EV-Energiespeichersystemen und Ladegeräten in einem solchen Szenario versüßt das Park-/DER-Szenario weiter.

Wenn Sie an Solarenergie für Zuhause und Batterie-Backup denken, ist ein Ideal die vollständige Energieunabhängigkeit mit einer monatlichen Rechnung von $0. In extremen Fällen könnten Sie sich vorstellen, vollständig vom Netz getrennt zu sein und vom Land zu leben – oder, genauer gesagt, von den Sonnenstrahlen.   Die Kosten für ein solches Off-Grid-Setup können extrem sein, und wenn Ihre persönliche Ausrüstung kaputt geht, müssen Sie sie reparieren, um die Stromversorgung wiederherzustellen. Aus Benutzersicht bieten VPPs die meisten persönlichen Vorteile eines solchen Off-Grid-Setups zu einem möglicherweise viel niedrigeren Preis sowie Backup-Strom aus dem Netz. VPPs bieten auch mehrere Vorteile auf gesellschaftlicher Ebene im Vergleich zu einer zentralen Brennstoffanlage oder sogar einer solarbetriebenen Anlage.   Betrachten Sie die Modularität des VPP-Konzepts und dass die Erzeugung nahe dem Verbrauch stattfinden kann. Im traditionellen Netzmodell kann ein Problem mit der Stromübertragung in einem Bereich leicht einen anderen geografischen Standort beeinträchtigen. Das VPP-Konzept bietet mehr lokalisierte Optionen zur Umschaltung von Strom, um das Licht an zu halten, und es könnte sogar zu niedrigeren Übertragungsverlusten führen, da Strom typischerweise näher an seinem Produktionsort verbraucht wird.   Auf persönlicher Ebene können, wenn Ihre Ausrüstung fehlerhaft ist, das Netz und andere DER Backup-Strom liefern und so eine sehr robuste Energieversorgung ermöglichen.   Physische Kraftwerke (kohlebefeuert, solar, nuklear oder anderweitig) beanspruchen Land, das sonst für bewirtschaftete Wälder, Farmen und Parks genutzt werden könnte. VPPs hingegen nutzen sonst ungenutzten Dachraum für Solarmodule. Solarenergie kann auch über vorhandenen Parkflächen installiert werden, was den doppelten Vorteil der Stromerzeugung sowie des beschatteten Autostellplatzes schafft. Das Hinzufügen von EV-Energiespeichersystemen und -ladestationen in einem solchen Szenario verbessert weiter das Park/DER-Szenario.

In einem VPP-Szenario ist zu beachten, dass die Koordination zwischen den Quellen auch auf sehr niedrigem Niveau erforderlich ist, bis hin zur Sicherstellung, dass die Leitungsfrequenzen ordnungsgemäß übereinstimmen. Langstreckenübertragung und allgemeine Netzwerkwartung sind ebenfalls notwendig, was über den Bereich einzelner Hausbesitzer hinausgeht.   Effizienz wird von entscheidender Bedeutung sein, damit dieses zukünftige VPP-Konzept gut funktioniert. Dabei könnten SiC-Transistoren, Stromsensoren und Leitungskommunikation genutzt werden, um alles abgestimmt zu halten. Angesichts der zukünftigen Anforderungen ist es sicher zu sagen, dass Energieunternehmen nicht so schnell verschwinden werden; sie könnten einfach in den kommenden Jahrzehnten eine andere Form annehmen.