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Klick: Virtuelle Kraftwerke lassen sich künftig einfach per Software modellieren.
Automatisierungs- & Elektrotechnik

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Per Mausklick zum virtuellen Kraftwerk

Text: Klaus Jopp für Siemens Grafiken: Siemens
Um der regenerativen Energieflut Herr zu werden, müssen virtuelle Kraftwerke her. Damit Erzeugungsanlagen effektiv zusammenarbeiten können, hilft eine überarbeitete Software bei der Modellierung des Anlagenverbunds.

Der Ausbau regenerativer Energien erfordert die Bündelung von immer mehr dezentralen Energieerzeugern und ihre Einbindung in die bestehenden Versorgungssysteme. Aus diesem Grund gewinnen virtuelle Kraftwerke weltweit an Bedeutung, weil sie die vielen Erzeugungseinheiten zu einem Anlagenverbund vernetzen. Die Siemens-Division Smart Grid hat deshalb sein dezentrales Energiemanagementsystem DEMS überarbeitet.

Virtuelle Kraftwerke als Chance

Bereits heute stellen virtuelle Kraftwerke eine Chance dar, neue Wachstums- und Erlöspotenziale zu realisieren oder neuen Herausforderungen mit immer höherer dezentraler Stromerzeugung zu begegnen. Laut einer PWC-Studie zum Thema virtuelle Kraftwerke werden vernetzte Kraftwerke mit unterschiedlichen Erzeugungsarten, zentrale Steuerungskonzepte sowie intelligente Netze die Basis für weitere Innovationen sein. Auch Pike Research sieht große Chancen: Das Markforschungsunternehmen erwartet, dass die weltweite Kapazität von Virtuellen Kraftwerken zwischen 2011 und 2017 von 55,6 GW auf 91,7 GW steigen wird - eine Zunahme von 65 Prozent.

Steuerung dezentraler Energiesysteme

Der Grund: Virtuelle Kraftwerke sind die perfekte Lösung für die bestmögliche Steuerung dezentraler Energiesysteme. Da jedes Energiesysten aber besondere Anforderungen an Betreiber und Infrastruktur stellt, muss eine Lösung für das Energiemanagement genauso individuell sein wie das jeweilige Energieszenario. Dem trägt das DEMS von Siemens mit modularem Aufbau und individueller Skalierbarkeit Rechnung. Es hilft, verteilte Anlagen jeglicher Größe zu einem virtuellen Kraftwerk zu bündeln - unter Berücksichtigung des gesamten Querverbundes von Strom, Wärme, Kälte, Gas und anderen Energieträgern. Das Marktpotenzial kleiner dezentraler Erzeuger steigt enorm, sobald diese zu einem virtuellen Kraftwerk zusammengefasst werden. Die so erreichbare Gesamtleistung erlaubt die Teilnahme am Energie- und Regelleistungsmarkt, die aufgrund des geringen Stromertrages einzelner autonomen Anlagen sonst nicht möglich wäre. Die neue DEMS-Version 3.0 ist anwenderfreundlicher als seine Vorgänger gestaltet, für die bisher eine intensive Schulung nötig war. Während ursprünglich besonders die Applikationen im Fokus standen, verfügt die neue Konzeption über ein verbessertes User-Interface. Zu den Alleinstellungsmerkmalen zählt der Ansatz, sowohl die Parametrierung des jeweiligen virtuellen Kraftwerks als auch den Betrieb in nur einer durchgängigen grafischen Darstellung zu bewältigen: Hat der Anwender einmal das theoretische Datenmodell verstanden, kann er in seiner Sicht bleiben und seine Systeme relativ leicht aufbauen, ändern und pflegen. Die gesamte Modellierung und die Datenpflege gestalten sich in Zukunft viel einfacher.

Virtuelles Kraftwerk per Mausklick

Auch das Engineering von Projekten mit virtuellen Kraftwerken wird durch den intuitiv bedienbaren DEMS-Designer wesentlich leichter, die Modellierung eines ganzen Energieverbandes gelingt quasi per Mausklick. Damit ein dezentraler Energieverbund seine Stärken voll ausspielen kann, müssen die komplexen Zusammenhänge von Energie, Lasten und Speicher modelliert und parametriert werden. Das System bietet eine Modellierungsfläche, einen Validierungsbereich, in dem Meldungen Hilfestellung über das weitere Vorgehen geben, sowie eine Katalogübersicht, die alle verwendbaren Betriebsmittel und Komponenten in Form einer Bibliothek enthält. Dazu gehören Bilanzknoten, Erzeuger wie Biomasse-Blockheizkraftwerke (BHKW), Windkraft- und Photovoltaikanlagen, steuerbare, schaltbare und nicht beeinflussbare Lasten (elektrisch, thermisch, Gas), Verträge für Bezug und Lieferung (Strom, Primärenergie, Reserven), elektrische und thermische Speicher und mehr. Alle diese Einheiten lassen sich per Drag-and-Drop auf die Modellierungsfläche ziehen.

Offenes Konzept

Die Elemente und Komponenten werden im System als sechseckige Symbole dargestellt. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, auch komplexe, große virtuelle Kraftwerke wiederzugeben. In die Software lassen sich immer wieder neue Elemente einpflegen. Somit sind die Modelle für weiteres Wachstum und auch ganz neue Elemente offen. Die neue DEMS-Lösung weist neben der Zukunftsfähigkeit auch eine Reihe weiterer Vorteile auf:

  • Prognosen und Planung

  • einfach durchzuführende Echtzeit-Optimierung

  • Einbeziehung aller verteilter Energieerzeuger, Speicher und Lasten

  • modularer Aufbau

  • individuell anpassbar auf alle Bedürfnisse von Netzbetreibern, Energieaggregatoren, Stromhändlern und anderen Beteiligten

  • flexible Skalierbarkeit

  • Windows-basierte Software

  • einen intuitiv zu bedienenden Designer sowie

  • die Möglichkeit für Bestandskunden, alle Daten zu übertragen, da DEMS 3.0 auf bestehende Modelle aufsetzt.

Über die Automatisierungstechnik von Siemens ist DEMS direkt an die Prozesse der Kunden angebunden und kann in Echtzeit mit den untergelagerten Automatisierungssystemen kommunizieren. Bedien- und Beobachtungsfunktionen sowie kundenspezifische Ergänzungen lassen sich realisieren. Zum Austausch mit anderen IT-Systemen setzt DEMS auf leistungsfähige Softwareschnittstellen sowie auf die standardisierte Kommunikation wie IEC 60870-5-104, ein allgemeines Übertragungsprotokoll zwischen (Netz-)Leitsystemen und Unterstationen.

Struktur im komplexen Energiemarkt

Mit dem neuen DEMS ist die Ausarbeitung von Strategien und Angeboten in einem immer komplexeren Energiemarkt so unkompliziert wie nie. Das ist aus zwei Gründen besonders wichtig: Zum einen sind mit virtuellen Kraftwerken immer häufiger Mitarbeiter beschäftigt, die keinen tiefgehend technischen Hintergrund haben. Zum anderen sind virtuelle Kraftwerke inzwischen auch für kleine Unternehmen interessant, die ohne große eigene IT-Manpower auskommen müssen. Die neue Software reduziert deshalb den Engineering-Aufwand um 60 Prozent im Vergleich zum alten System. Die ausgefeilten Prognose- und Optimierungsfunktionen, die zahlreiche relevante Parameter berücksichtigen (etwa Strompreis, Anlagenarten und Wettervorhersage) ermöglichen zuverlässige Hochrechnungen und damit Planungssicherheit. Auch die Entwicklung neuer Produkte zu attraktiven Konditionen ist mit dem verbesserten DEMS und wenigen Mausklicks möglich.

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