Wie sich die Kosten des BHKW im Betrieb senken lassen
beECO automatisiert Stromprognose für BHKWs
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hintergrund: Wie lassen sich anhand der Ausgleichsenergievermeidung die Erzeugungsarten intelligent darstellen?
Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) werden meist wärmegeführt betrieben und richten sich somit ausschließlich nach dem Bedarf der Wärmekunden. Aufseiten des Stromnetzes besteht schon lange der Wunsch, den Energiebedarf der angeschlossenen Verbraucher zumindest zeitlich beeinflussen zu können. Eine KWK-Anlage koppelt die elektrische und thermische Energiebereitstellung und ermöglicht es, das Potenzial beider Seiten wechselweise zu nutzen. Aufgrund des Fehlens wirtschaftlicher Speichermöglichkeiten für elektrische Energie erschöpft sich das Potenzial bereits bei der Verschiebung von Verbräuchen. Wärmeseitig stellt sich die Situation etwas anders dar. Hier existieren ohnehin schon kostengünstige, große Speicherkapazitäten, die über ein Smart Grid erschlossen werden können. Ein Smart Grid hat im Wesentlichen zur Aufgabe, die aktuellen Kosten der Energie zu berechnen, dem Verbraucher mitzuteilen und darüber hinaus zu motivieren, seinen Verbrauch in günstige Zeiten zu verschieben. Auf Ebene des Energieversorgungsunternehmens (EVU) sind diese Kosten bereits dynamisch - auch ohne Smart Grid - und sind zur intelligenten Steuerung von Verbrauchern und Erzeugern nutzbar.
Aus wirtschaftlichen Gründen, großteils aufgrund der Wartungsintervallvorgabe, werden BHKWs nur selten modulierend betrieben. Dadurch ergeben sich Probleme bei der Prognose der erzeugten elektrischen Energie. Durch eine genaue Analyse der Einflussgrößen, die auch im Modulationsbetrieb sinnvoll ist, kann der Wärmelastverlauf gut vorhergesagt werden. Über eine geeignete Simulation wird der wahrscheinliche Betriebsverlauf generiert und mittels der prognosegeführten Steuerung auch weitestgehend umgesetzt. Die entstehenden Einsparungen entlasten nicht nur den Betreiber, sondern auch das übergeordnete Übertragungsnetz.
Der Anteil kommunaler Unternehmen an der Strom- und Wärmeversorgung betrug im Jahr 2009 über 50%. Der Verband kommunaler Unternehmen gibt an, dass von 2009 (5953 MW) bis 2010 (6525 MW) die installierte KWK-Kraftwerksleistung um fast 10% gesteigert wurde. Aufgrund des wachsenden Anteils fluktuierender, erneuerbarer Energien, müssen die Kapazitäten flexibler Kraftwerke ausgebaut werden. Auch wärmegeführte KWK-Anlagen besitzen das bisher ungenutzte Potenzial, die schwankende Erzeugung auszugleichen, auch ohne am Regelenergiemarkt teilnehmen zu müssen. Die rein wärmegeführte Betriebsweise generiert aber gerade einen fluktuierenden Erzeuger. Durch eine optimierte Steuerung und einen häufig vorhandenen Wärmespeicher kann die Fluktuation fast vollständig eliminiert und das Ausgleichspotenzial genutzt werden, ohne die Wärmeversorgung zu beeinträchtigen. Die KWK-Anlage wird so von einer destabilisierenden zu einer stabilisierenden Komponente im Energienetz.
Zukünftig wird es möglich sein, weitere Parameter in die Prognose und die Regelung einzubringen. So ist der Ausgleich des Netzes, in welches das BHKW einspeist, wie auch die Bereitstellung von Regelenergie über die Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk denkbar. Ist eine Beeinflussung der Wärmelast in Echtzeit möglich, entsteht ein zusätzlicher Nutzen durch Bereitstellung von Ausgleichsenergie. Der BHKW-Betreiber profitiert von diesem System in Form eines besser ausgeglichenen Netzes und geringeren Ausgleichsenergiekosten. Durch Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk und die Bereitstellung von Regelenergie, wie dies auch von Siemens und RWE in [4] beschrieben wird, können zusätzliche Einnahmen generiert werden. Auch wärmegeführte BHKWs mit intelligenter Steuerung können einen wichtigen Beitrag zur Kompensation der fluktuierenden Erzeugung mancher regenerativer Energien leisten. Aus dem Blickwinkel eines kommunalen Versorgers ist der netzinterne Ausgleich die einzige Möglichkeit die unkalkulierbaren Ausgleichsenergiekosten bereits zum Zeitpunkt ihrer Entstehung zu vermeiden. Im Gegensatz zu bisherigen Möglichkeiten der Netzstabilisierung durch große Kraftwerke kann diese Form des Ausgleichs dezentral erfolgen.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein großes Optimierungspotenzial bei wärmegeführten BHKWs hinsichtlich Netzbelastung und den damit verbundenen Kosten für den BHKW-Betreiber besteht. Eine weitere Verbesserung ist durch Einbindung der Wärmeabnehmer, deren Bedarf vom BHKW-Betreiber idealerweise beeinflusst werden kann, möglich. Sowohl für wenige Großverbraucher (z. B. Schwimmbäder) als auch für viele Kleinverbraucher (z. B. Fern- und Nahwärmenetze) wäre dies technisch machbar, lediglich der Anreiz müsste erkannt und kommuniziert werden.
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