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Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik


Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek

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VPP - Virtual Power Plant - Hebung von Flexibilitäten in großstädtischen Strukturen

Projektbeschreibung

Aufgrund der Ziele der Bundesregierung zur Minderung der CO2-Emissionen und dem Ausstieg aus der Kernenergie, erfolgte in den letzten Jahren ein umfangreicher Zubau von den Erneuerbaren Energien und anderen dezentralen Erzeugungsanlagen. Dadurch wird insgesamt die Volatilität der Erzeugungsleistung im Gesamtsystem gesteigert und zusätzlich ist zur weiteren Integration in vielen Bereichen ein Netzausbau erforderlich. Eine Alternative zum konventionellen Netzausbau ist die Nutzung von Flexibilitäten. Diese wurden insbesondere in großstädtischen Strukturen bisher jedoch kaum genutzt. Zudem ergibt sich derzeit kein nennenswerter Anteil der erneuerbaren Energiequellen in den Sektoren Wärme und Mobilität. Um die Reduzierung der CO2-Emissionen auch in diesen Sektoren voranzutreiben, spielt die Kopplung mit dem Stromsektor durch Power-to-X Anlagen zukünftig eine immer wichtigere Rolle.

Diese unterschiedlichen Aspekte können durch den Einsatz eines Virtuellen Kraftwerks gesamtheitlich berücksichtigt werden, mit dem Ziel einer besseren Nutzung unterschiedlicher Flexibilitätsoptionen und eines sektorenübergreifenden, optimierten Betriebs. Bisherige Virtuelle Kraftwerke agieren jedoch oft nur marktorientiert und berücksichtigen noch nicht die lokalen Netzzustände. Außerdem werden meist nur Anlagen eingebunden, die sich direkt ansteuern lassen. Kleine und mittlere Verbraucher spielen daher in Virtuellen Kraftwerken noch keine Rolle.

In dem Projekt VPP-Wuppertal soll ein Virtuelles Kraftwerk realisiert werden, dass zum einen die sektorenübergreifende Optimierung und zum anderen den aktuellen Netzzustand berücksichtigt (z.B. mit Netzkapazitätsampeln). Hierbei werden die Einspeiser, Lasten und Speicher so genutzt, dass sie den Betriebs des Verteilnetzes zuträglich sind und mit verschiedenen Optimierungszielen einen möglichst wirtschaftlichen und CO2-reduzierten Betrieb ermöglichen. Der Ansatz soll auf Quartiersebene umgesetzt und sukzessiv erweitert werden. Dabei wird sowohl auf direkte Steuerungsmaßnahmen zurückgegriffen als auch mit einer indirekten Steuerung über Anreizsignale gearbeitet. Die Optimierung basiert hierbei auf Prognosen, welche je nach Wirkung der Anreizsignale angepasst werden. Die verbleibenden offenen Positionen sollen auf Handelsmärkten ausgeglichen werden. Die Sektorenkopplung soll durch die Einbindung zusätzlicher Power-to-X Anlagen vorangetrieben werden, z.B. durch die Erzeugung von Wasserstoff für den öffentlichen Verkehr und Industrieprozesse. Insgesamt liefert das Projekt einen Beitrag zum langfristigen Aufbau eines nachhaltigen Energieversorgungssystems in Wuppertal.

Quelle: WSW Wuppertaler Stadtwerke GmbH

Projektförderung

Der Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik der Bergischen Universität Wuppertal wird im Rahmen des Projekts mit ca. 650.000 € aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)  und durch das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.

Projektpartner
  • WSW Wuppertaler Stadtwerke GmbH
  • WSW Energie & Wasser AG
  • WSW Netz GmbH
  • Bergische Universität Wuppertal
  • Aufbruch am Arrenberg e.V.
  • Gemeinnützige Wohnungsbaugesellschaft mbH Wuppertal
Auszeichnungen

Das Forschungsprojekt Virtual Power Plant Wuppertal ist für beispielgebendes Engagement im Klimaschutz als Teil der KlimaExpo.NRW als einer von 1.000 Schritten in eine klimafreundliche Zukunft ausgezeichnet worden.
Weitere Informationen

Publikationen
  • Schroeder, H.; Hobert, A.; Zdrallek, M.; Seeger, L.; Biesenbach, P.:
    Flexibilitätsoptionen für Quartiersnetze auf Basis virtueller Kraftwerke am Beispiel von Wuppertal
    Tagungsband zur Konferenz „Zukünftige Stromnetze“, Berlin (2019)
  • Hobert, A.; Schroeder, H.; Zdrallek, M.; Schwarz, F.; Biesenbach,P.:
    Identifizierung und Nutzung von Flexibilitäten innerhalb eines virtuellen Kraftwerks mit großstädtischen Strukturen
    Tagungsband zur Konferenz „Zukünftige Stromnetze für Erneuerbare Energien“, Berlin (2018)