Kraftwerk für die Energiewende

Technik

Netzbetrieb - Regelenergie ist unverzichtbar, wenn es darum geht, akute Ungleichgewichteim Stromnetz auszugleichen. Die Vermarktung ist anspruchsvoll. Anbieter nutzen moderne Automatisierungstechnik, um virtuelle Kraftwerke zu steuern.

23. Januar 2017

Damit zu jedem Zeitpunkt ausreichend Regelenergie zur Verfügung steht, schreiben Netzbetreiber die Regelleistung als sogenannte Primär-, Sekundär- und Minutenreserve in Auktionen aus. Die Angebote mit den günstigsten Leistungspreisen erhalten den Zuschlag. Auch die Stadtwerke-Kooperation Trianel aus Aachen bietet als einer der führenden deutschen Stromhändler bei diesen wöchentlichen und täglichen Auktionen mit.

Mehr als 700 MegaWatt im Pool

Das Unternehmen betreibt seit 2013 einen Regelenergiepool. 2015 waren darin zeitweise mehr als 400Anlagen mit insgesamt über 700Megawatt Leistung enthalten, darunter verschiedenste Erzeugungs- und Speichertechnologien sowie industrielle Verbraucher.

Fernwirkverbindung zur Zentrale

»Unser virtuelles Kraftwerk steht nicht nur Stadtwerken, sondern allen Betreibern mit geeigneten Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen offen. Sie werden auf unser Leitsystem aufgeschaltet und können so im Bedarfsfall vollautomatisch eingesetzt werden«, so Nico Bürker von Trianel in einem Projektbericht von Wago. Die Fernwirk-SPS PFC200 von Wago ermöglicht die Kommunikation zwischen Zentrale und Peripherie des virtuellen Kraftwerks. In der Praxis werden Biogasanlagen, Speicher und Co. wie gewohnt betrieben. Ruft der Netzbetreiber Regelleistung ab, wählt ein Algorithmus im Leitsystem die passenden Anlagen aus und regelt sie aus der Leitstelle. Virtuelle Kraftwerke können kurzfristige Schwankung im Stromnetz besonders gut abfedern, weil sie durch ihren Pool vieler kleinerer Anlagen über ein hohes Maß an Flexibilität verfügen. Dennoch wird es für Betreiber immer schwieriger, wirtschaftlich erfolgreich zu agieren. Da die Großhandelspreise für Strom in den Keller gerutscht sind, schauen immer mehr Energieanbieter auf den Regelleistungsmarkt.

Safety first

Das Angebot an Regelenergie steigt und die Preise sinken. »Angesichts des zunehmenden Preisdrucks ist Effizienz für uns maßgeblich«, sagt Bürker. Trianel reagiert, indem das Unternehmen die Prozesse und Technik seines virtuellen Kraftwerks sowie seine Vermarktungsstrategien stetig optimiert. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei der Anlagensteuerung, die schnell und sicher funktionieren muss, um eine reibungslose Überwachung und Steuerung der Anlagen sicherzustellen. Trianel bindet einzelne Anlagen mit der Kompaktsteuerung von Wago an das eigene Leitsystem an. Die Steuerung bringt laut Hersteller eine hohe Performance und wichtige Sicherheitsfunktionen in einem kompakten Gehäuse unter, so Wago in einer Produktbeschreibung.

Stresstest für das System

»Damit wird sie zum unauffälligen Schlüsselspieler im virtuellen Kraftwerk, der die aktuellen Leistungsdaten der Poolmitglieder eng getaktet an die Leitwarte übermittelt und ihnen umgekehrt den Leistungsbedarf zuspielt«, sagt Bürker. Auch wenn es komisch klingt: Für das Energiesystem ist die Energiewende alles andere als leicht. Weil Solar- und Windenergie witterungsbedingt schwanken, muss das Stromnetz durch intelligentes Lastmanagement so austariert werden, dass es jederzeit bei einer Frequenz von 50Hertz stabil bleibt.

Regelleistung für ÜNB

Hierfür setzen die großen Übertragungsnetzbetreiber die sogenannte Regel- oder Reserveleistung ein, die sie bei registrierten Anbietern beschaffen.

Ist zu wenig Strom im Netz, speisen diese Anbieter Reserveenergie ein; Leistungsüberschüsse wiederum werden entzogen. Dieses Lastmanagement gelingt mittels virtueller Kraftwerke, die ihre Leistung sekundengenau hoch- oder runterfahren können.

Plug and play

Bis 2022 sollen zunächst erste Braunkohle-Blöcke abgeschaltet werden. In die entstehende Lücke drängen mit hohem Tempo erneuerbare Energieträger wie Solaranlagen und Windturbinen– ihr Anteil an der Stromversorgung soll bis 2050 von heute knapp 30Prozent auf 80Prozent steigen.

Die Vielseitigkeit der Fernwirkeinheit, verbunden mit dem Service eines namhaften Herstellers, seien für die Wahl ausschlaggebend gewesen. Wago liefert das System fertig montiert in einem Schaltschrank aus. In den vorkonfigurierten Wago-Systemverteilern bildet die Fernwirk-SPS zusammen mit einem externen Router zur Datenübertragung, Digitalein- und ausgangsklemmen, Analogein- und ausgangsklemmen, der Stromversorgung sowie einer Übergabeklemmleiste die Standardkonfiguration.

Programmierung über Codesys

»Dabei bietet der PFC200 dank eines Cortex-A8-Prozessors höchste Rechenleistung auf kleinstem Raum«, heißt es in einer Produktbeschreibung.

Um mit den Steuerungssystemen kommunizieren zu können, stehen zwei Ethernet-Anschlüsse und weitere Schnittstellen wie CAN, Profibus sowie RS-232 und RS-485 zur Verfügung. Die Fernwirk-SPS ist nach IEC 61131 programmierbar.

Über die Entwicklungsumgebung Codesys lässt sich der PFC200 programmieren, auch die Prozesse können darüber visualisiert werden. Für das TCP/IP-basierende 104er-Protokoll stellt die Steuerung zwei getrennte Ethernet-Schnittstellen bereit, für das 101er-Protokoll steht eine serielle Schnittstelle zur Verfügung.

Individuelle einstellungen

Damit die IEC-Kommunikation möglichst leicht eingerichtet werden kann, ist ein Software-Tool integriert, mit dem die individuellen Einstellungen lediglich parametriert werden müssen.

Mit der Fernwirk-SPS von Wago lässt sich direkt über Open-VPN oder IP sec ein VPN-Tunnel aufbauen, um verschlüsselt Daten an die Leitstelle zu übermitteln. Dadurch kann ein vorgeschalteter VPN-Router entfallen. (hd)

Erschienen in Ausgabe: 01/2017