Energieversorgung: Gemeinsam stark

Ob tags oder nachts, Steckdosen liefern immer den gleichen Strom. Das ist erstaunlich, denn zu bestimmten Zeiten müsste die Energie eigentlich knapp werden. Morgens zum Beispiel, wenn überall Lampen, Kaffeemaschinen und Haartrockner angehen. Trotzdem bricht die Stromversorgung nicht zusammen, weil zusätzliche Kraftwerke angeschaltet werden, um die große Nachfrage auszugleichen. Im Tagesverlauf passiert das mehrmals, denn der Strombedarf schwankt enorm. Und nicht nur der Verbrauch schwankt, auch das Angebot. Kommt es zu Störungen in den Großkraftwerken, wie unlängst im Kernkraftwerk Krümmel, sind massive Stromausfälle die Folge.

Künftig wird es im Stromnetz noch chaotischer zugehen, weil immer mehr „erneuerbare“ Energiequellen genutzt werden. Deren Anteil an der Stromversorgung soll bis zum Jahr 2020 auf 30 Prozent steigen, fordert die Bundesregierung. 2007 waren es noch 14 Prozent. Zu den erneuerbaren Energiequellen gehören vor allem Windkraftwerke. Sie liefern mal viel und mal wenig Strom, je nach Wetter. Tausende Windräder, jedes davon mit schwankender Leistung – da fällt es schwer, den Überblick zu behalten. Wie viel Strom wird gerade ins Netz gespeist? Genügt das, um den aktuellen Bedarf zu decken?

Einen Ausweg aus dem unübersichtlichen Strommix bieten virtuelle Kraftwerke. Damit wird der Zusammenschluss vieler kleiner Energieerzeuger zu einem Verbund bezeichnet, der sich nach außen hin wie ein einziges großes Kraftwerk verhält. Die einzelnen Erzeuger werden von einem zentralen „Gehirn“ überwacht und gesteuert. „Dadurch kann der Verbund schnell auf Stromschwankungen reagieren und diese ausgleichen“, sagt Ralf Simon von der Transferstelle für rationelle und regenerative Energienutzung in Bingen.

Der Professor für Energietechnik hat das „Virtuelle Kraftwerk made in Rheinland-Pfalz“ mit entwickelt. Es umfasst zurzeit rund 100 Notstromanlagen in ganz Deutschland, die von einer Leitwarte in Ludwigshafen gesteuert werden. „Notstromaggregate eignen sich besonders gut“, sagt Simon. „Es gibt einige tausend in Deutschland, die zusammen etwa so viel leisten wie ein Kernkraftwerk.“

Krankenhäuser oder Supermärkte seien gesetzlich verpflichtet, Notstromanlagen anzuschaffen, um die Sicherheit der Patienten beziehungsweise Kunden rund um die Uhr zu gewährleisten. Doch die Maschinen stünden die längste Zeit nutzlos herum, sagt Simon. Als Teil eines virtuellen Kraftwerks hingegen könnten sie ihren Betreibern zusätzliche Einnahmen bescheren.

Simon erklärt, warum: „Unser Kraftwerk wird unter anderem eingesetzt, um die Schwankungen der Windenergie auszugleichen“. Stehen die Windräder still, müssen die Energieversorger Strom von anderen Kraftwerken kaufen, um einen Zusammenbruch des Netzes zu verhindern. Das virtuelle Kraftwerk kann in solchen Situationen schnell reagieren: Seine Leitstelle sendet via Internet oder Mobilfunk ein Signal an die angeschlossenen Notstromanlagen. Diese springen an und produzieren Energie, die sich gewinnbringend verkaufen lässt, weil sie dringend benötigt wird.

Eine einzelne Anlage ist jedoch zu klein, um an diesem Strommarkt teilzunehmen. Ein Verbund von mehreren Dutzend Aggregaten aber ist groß genug. Der Erlös wird unter den Teilnehmern aufgeteilt, je nachdem, wie viel Strom jeder eingespeist hat.

Das virtuelle Kraftwerk Rheinland-Pfalz ist nicht das einzige in Deutschland. Ende 2008 haben die Unternehmen Siemens und RWE Energy ebenfalls eines gegründet. Es ist ein Zusammenschluss von neun Wasserkraftanlagen im Sauerland, die insgesamt eine elektrische Leistung von 8,6 Megawatt bringen – ein Hundertstel von dem, was ein typisches Kohlekraftwerk leistet. Die Datenübertragung zwischen den Wasserkraftwerken und der Leitstelle in Köln geschieht ebenfalls über Internet und Mobilfunk.

Forscher der TU Clausthal wiederum entwickeln zurzeit ein virtuelles Kraftwerk, das vorrangig Blockheizkraftwerke, die gleichermaßen Strom und Wärme erzeugen, zusammenführt. „Wir konzentrieren uns auf die ganz kleinen Anlagen in Privathaushalten“, sagt Marko Schmidt. Weil diese so klein seien, lohne es nicht, jedes einzelne von der Leitstelle aus anzusteuern.

Stattdessen entwickeln die Wissenschaftler für jedes beteiligte Kraftwerk einen festen Tagesplan, der vorgibt, wann es sich ein- und ausschalten soll. Die Summe der Tagespläne ergibt die Stromproduktion des gesamten Verbunds.

Wenn die einzelnen Anlagen geschickt programmiert sind, erzeugt das virtuelle Kraftwerk exakt zu den Zeiten die meiste Energie, in denen der größte Strombedarf besteht. Entsprechend teuer lässt sich diese Energie dann verkaufen. „Einen kleinen Teil der Blockheizkraftwerke wollen wir trotzdem direkt ansteuern“, sagt Schmidt. So wolle man bei unvorhergesehenen Engpässen schnell zusätzlichen Strom liefern.