Die Grundlage für die Erzeugung von Bioenergie ist Biomasse, die Hauptenergiequelle sind nachwachsende Rohstoffe. Im Gegensatz zu den Erzeugungsformen Wind und Solar ist die Stromerzeugung aus Biomasse regulierbar. Deshalb wird sie im zukünftigen Energiemix eine zunehmende Bedeutung haben, da sie die Schwankungen bei Wind und Sonne ausgleichen kann um auch in Spitzenlastzeiten genügend Grünstrom bereitzustellen. 

Zwei Eigenschaften machen Biogasanlagen für die Einbindung in ein virtuelles Kraftwerk interessant: Die Regelbarkeit der Anlage als unschlagbarer Vorteil sowie die meist zu geringe Größe als Hindernis bei der Direktvermarktung. Ein Nachteil, den man aber mit der richtigen Strategie ausgleichen kann.

DAS GRÜNE KRAFTWERK (ViNEA - Virtual Network Energy Application) ist unsere firmeneigene Umsetzung eines virtuellen Kraftwerkes. Damit bündeln wir die Strommengen kleinerer dezentraler Erzeugeranlagen über unsere interne Schnittstelle zu einer handelbaren Menge. Ziel ist die optimale Direktvermarktung am Energiemarkt. Als Betreiber einer Solar-, Windkraft- oder Biogasanlage können Sie Teil unseres virtuellen Netzwerkes werden und Mehrerlöse mit Ihren erzeugten Strommengen erzielen.

Ab 2012 gibt es für Anlagenbetreiber die Möglichkeit, selbst ihre Energiemengen direkt am Strommarkt anzubieten und zu verkaufen. Der Erzeuger kann zum Händler werden, mit allen damit verbundenen Marktrisiken. Die optionale Direktvermarktung auf Basis der Marktprämie ist die Vorstufe zur zukünftigen Vermarktungspflicht. Alternativ bietet sich Anlagenbetreibern die Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk an.

Bisher war es üblich, dass Betreiber von Wind-, Solar- oder Biogasanlagen ihren Strom ins Netz einspeisten und dafür die staatliche Einspeisevergütung erhielten. Dieses Modell wird in Kürze abgelöst: Am 8. Juli 2011 wurde die Novellierung des Erneuerbaren-Energie-Gesetzes (EEG) verabschiedet, die 2012 in Kraft tritt. Die Novelle soll die Integration von Erneuerbaren Energien in den Strommarkt beschleunigen. Daraus ergeben sich grundlegende Umwälzungen im Sektor der Erneuerbaren Energien.

Mit der EEG-Novellierung motiviert der Gesetzgeber die Anlagenbetreiber mit einer Marktprämie, aktiv am Markt teilzunehmen. Das eröffnet Chancen, birgt aber ohne kompetenten Marktpartner zugleich Risiken.

Das neue Modell sieht vor, dass die Anlagenbetreiber ihre Energie selbst vermarkten. Um dabei marktfähig zu sein, erhalten sie vom Netzbetreiber eine Marktprämie. Diese Prämie entspricht der Differenz zwischen der EEG-Vergütung des Betreibers und dem technologiespezifischen, durchschnittlichen Marktpreis. Als zusätzliche Anregung zahlt der Netzbetreiber eine Risikoprämie, welche z.B. die Risiken von Prognoseabweichungen abdecken soll und somit einen Anreiz für den Anlagenbetreiber darstellt.

Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird bei der elektrischen Stromerzeugung die entstehende Abwärme genutzt. Damit kann entweder Nutzwärme zum Heizen bereitgestellt oder zusätzlich Strom erzeugt werden. Meist stellen KWK-Anlagen Heizwärme für nahegelegene Gebäude bereit. Besonders für die dezentrale Wärmeversorgung von Wohngebieten oder Einzelhäusern werden kleinere KWK-Kraftwerke, sogenannte Blockheizkraftwerke, interessant.

Erneuerbare Energien sollen aktiv in den Strommarkt integriert werden. Als Anreiz bietet das Gesetz Anlagenbetreibern zusätzlich zur sonst üblichen Einspeisevergütung eine Prämie, um Risiken bei der direkten Stromvermarktung abzufedern. Diese Marktprämie ist Vorbote einer künftigen Vermarktungspflicht. Sie führt kurzfristig zu einer Bündelung der grünen Energie in den Händen weniger Händler. Um langfristig eine Abhängigkeit der Erzeuger zu vermeiden, ist die Entstehung und Etablierung unabhängiger Marktteilnehmer wichtig.

Nach 15 Minuten wird die Sekundärreserve durch die dritte Regelstufe, die sogenannte Minutenreserve (auch Tertiärregelung genannt) abgelöst. Diese wird nach einer Anfrage des Netzbetreibers manuell zugeschaltet. 

Bei der Minutenreserve wird zwischen negativer und positiver Regelenergie unterschieden. Eine plötzlich ansteigender Stromverbrauch wird durch die positiven Minutenreserve ausgeglichen. Regelbare Kraftwerke wie Biogasanlagen stellen kurzfristig mehr Strom zur Verfügung.

Wird mehr Strom ins Netz eingespeist als verbraucht wird, greift die negative Minutenreserve: Damit bezeichnet man die Kapazität von Anlagen, Strom zurückzuhalten oder zu speichern. So können über virtuelle Kraftwerke beispielsweise BHKW-Anlagen kollektiv abgeschaltet werden, um negative Regelenergie bereitzustellen, wenn der Stromverbrauch rapide abfällt.

Flexibilität ist Trumpf auf dem Minutenreservemarkt 
Regelbare Technologien profitieren von ihrer Erzeugungsflexibilität: Da sie ihre Energieproduktion innerhalb von 15 Minuten bedarfsorientiert verringern oder erhöhen können, ist der Minutenreservemarkt vor allem für Biogasanlagen, Blockheizkraftwerke, Gaskraftwerke und Notstromaggregate interessant.

Virtuelle Kraftwerke öffnen Zugang zum Regelenergiemarkt
Anlagenbetreiber können ihre Strommengen auf dem Minutenreservemarkt vermarkten, wenn sie mindestens zehn Megawatt einspeisen können. Ab Juli 2012 müssen die Erzeuger immerhin noch fünf Megawatt Leistung erbringen. Die einzelne Anlage ist aber in der Regel zu klein für eine optimale Direktvermarktung am Regelenergiemarkt, nur wenige Anlagen erzeugen die benötigten Energiemengen. 

Die Lösung lautet „Vernetzung“: Werden viele einzelne Anlagen über ein virtuelles Kraftwerk gebündelt, entsteht eine größere und damit handelbare Strommenge. Damit entstehen für Anlagenbetreiber alternativ zur EEG-Vergütung neue Möglichkeiten, Strom optimal direkt zu vermarkten. Die Direktvermarktung am Minutenreservenmarkt bietet Erzeugern die Möglichkeit zusätzliche Erlöse zu erzielen.

Was passiert eigentlich, wenn in Deutschland ein Kraftwerk ausfällt? Oder wenn unerwartet plötzlich der Stromverbrauch stark ansteigt, etwa wenn alle gleichzeitig den Fön anschalten würden? Die Folge wäre ein kurzzeitiges Absinken oder Ansteigen der Netzfrequenz. Trotz der Schwankungen im Netz fällt der Strom nicht aus, wie kommt das? 
Sollte die von den großen Stromerzeugern gelieferten Strommenge eine plötzliche Verbrauchsspitze nicht abdecken können, greift die sogenannte Regelenergie: Mit Regelenergie (auch “Regelleistung”) werden Ungleichgewichte im Netz ausbalanciert und damit verhindert, dass das Stromnetz ausfällt.

Regelstufen garantieren die Normalfrequenz des Netzes
Um die Netzfrequenz auf einer konstanten Normalfrequenz von 50 Hertz zu halten, reagieren alle größeren Kraftwerke sofort und automatisiert: Sinkt die Frequenz, erhöhen die Kraftwerke ihre eingespeiste Strommenge. 
Mit dieser sogenannten Primärregelung wird sichergestellt, dass es bei Schwankungen im Netz nicht zu flächendeckenden Stromausfällen kommt. Dauert die Schwankung länger als 30 Sekunden, greift die sogenannte Sekundärreserve als erste von drei Regelstufen um die Netzschwankungen auszubalancieren.

Das deutsche Stromnetz unterliegt naturgemäß unterschiedlich starken Schwankungen: Ist die Nachfrage, also der Strombedarf, besonders hoch, steigt die Netzlast. Herrscht zum Beispiel Windflaute, wird aus Windenergieanlagen logischerweise weniger Strom ins Netz eingespeist. 

Um den sicheren und ausfallfreien Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten, muss folglich die Balance zwischen der eingespeisten Energie und der Energieabnahme sichergestellt werden. Um die Frequenz konstant zu halten, gibt es drei Regelstufen: 

1. die Primärregelung,
2. die Sekundärregelung,
3. die Minutenreserve.

Kurze Ungleichgewichte der Netzfrequenz werden durch die Primärregelung ausgeglichen. Hält die Schwankung an, wird die Primärregelung innerhalb von 30 Sekunden durch die sogenannte Sekundärreserve (auch Sekundenreserve oder Sekundärregelung) abgelöst. Darunter versteht man die Stromleistung, die ein Energieerzeuger als Sekundärregelenergie bereitstellen kann. Diese zweite Regelstufe wird wie die Erste vollautomatisiert aktiviert, beispielsweise durch Kraftwerke mit besonders kurzer Reaktionszeit (wie Gasturbinen, Pumpspeicherkraftwerke etc.). 

Derzeit halten die Verbundnetzbetreiber in Deutschland 2,5% der Netzlast als Sekundenreserve vor, um so kurzfristige Schwankungen zu überbrücken und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Hält die Schwankung der Netzfrequenz unerwartet länger an, greift die nächste Regelstufe, die Minutenreserve.

Solarenergie gehört wie Windkraft zu den nicht regelbaren Erzeugungsformen. Daraus ergeben sich spezifische Risiken für Anlagenbetreiber wie z.B. schwankende Erträge. Ab 2012 haben Anlagenbetreiber die Option, ihren Strom direkt, d.h. selbst zu vermarkten. Die Einbindung in ein virtuelles Netzwerk ist jedoch eine Möglichkeit, die Erträge zu optimieren.

Die meisten Anlagen produzieren zu geringe Strommengen um damit optimal am Strommarkt handelbar zu sein. Die Lösung heißt "Vernetzung": In einem virtuellen Kraftwerk werden viele kleinere dezentrale Anlagen technologieunabhängig über eine Computerschnittstelle zu einem einzigen Kraftwerk zusammengeschaltet. Die Einzelanlagen ergeben so in ihrer Gesamtheit eine handelbare Energiemenge.

Die Vernetzung ist die optimale Strategie zur Direktvermarktung von Grünstrommengen aus dezentralen Anlagen. Sie ermöglicht zielgerichtetes Handeln in den Strommärkten. 

Sehen Sie hier die Funktionsweise eines virtuellen Kraftwerkes am Beispiel von  DAS GRÜNE KRAFTWERK (ViNEA - Virtual Network Energy Application) veranschaulicht.

Die Stromerzeugung mit Windkraft ist in Deutschland mittlerweile fest etabliert. Rund 27.000 Megawatt wurden 2010 durch Windenergieanlagen erzeugt.

Windkraft gehört wie Solarenergie zu den nicht regelbaren Erzeugungsformen. Daraus ergeben sich spezifische Risiken für Anlagenbetreiber wie z.B. schwankende Erträge. Die Einbindung in ein virtuelles Netzwerk ist jedoch eine Möglichkeit, die Erträge zu optimieren.