Prüfung des Flexibilitätsmanagements für Energieversorger und -verbraucher

In einem Energie-Ökosystem finden Verbrauch und Erzeugung zur gleichen Zeit statt. Da das Angebot weiterhin mit der schwankenden Nachfrage konkurriert, können wir sehen, dass die Energiemärkte beginnen, sich mehr auf dezentrale Lösungen zu verlassen, um die Nachteile der unflexiblen Gestaltung traditioneller Energiesysteme zu umgehen. Dies ist jedoch nicht gerade eine erstklassige Lösung. Der Weg zur Lösung dieses Problems ist so einfach wie wichtig: Es werden mehr Energieakteure benötigt. Ein Ökosystem, das aus einem sich selbst tragenden Markt besteht, der ein Netz aus IoT-Geräten und gewerblichen Verbrauchern so versorgt, dass Last- und Angebotsschwankungen durch Beiträge von Batteriequellen, Solarzellen, V2G und Prosumern ausgeglichen werden können.

Smart-Grid-Anwendungen dienen der Fernverwaltung und -optimierung der an der Energieversorgung und am Energieverbrauch beteiligten Akteure. Dies ist die Zukunft der nachhaltigen Energie.

Flexibilitätsmanagement: Eine parallele Lösung

Die Perspektive der Stromerzeugung hat sich in letzter Zeit aufgrund der beschleunigten Einbeziehung erneuerbarer Energiequellen (EE) dynamisch verändert. Diese erneuerbaren Energiequellen erzeugen saubere und wiederverwendbare Energie und wurden entwickelt, um Kohle und Erdgas zu ersetzen, die früher die wichtigsten Energiequellen waren. Im Jahr 2020 betrug der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung allein 19,8 Prozent, und diese Zahl wird bis 2030 voraussichtlich auf 35 Prozent ansteigen. Zu diesen erneuerbaren Quellen gehören Sonnen- und Windenergie. Sie haben dem Klima- und Energiemarkt auch Vorteile bei der Dekarbonisierung gebracht. Diese variablen Quellen der Stromerzeugung erfordern die Flexibilität eines robusten Stromsystems, um die Netzkapazität bei schwankender Nachfrage auszugleichen und aufrechtzuerhalten. Zum einen reicht die derzeitige Kapazität der erneuerbaren Energien nicht aus, um die Schwankungen der Restlast im Netz auszugleichen. Andererseits müssen die Energiebeiträge der Prosumer zum Netz so gesteuert werden, dass die Zuverlässigkeit des Netzes erhalten bleibt und gleichzeitig Flexibilität geboten wird. Die Einführung flexibler Modelle an den Einspeise- und Abnahmepunkten des Netzes würde die gesamte Infrastruktur optimieren. Der Zustrom verschiedener Akteure in den Energiemarkt (für den es keine Zugangsschranke gibt) stellt eine Integration dar, die durch das Internet der Dinge, Flexibilitätsorchestratoren und intelligente Messsysteme, die den Stromverbrauch anhand von Echtzeitpreisen ermitteln und messen, gesteuert werden kann.

Flexibilität der Versorgung und Reaktion auf die Nachfrage

In der Vergangenheit reichte es aus, die Leistung der erzeugten Energie zu variieren, um Flexibilität bei der Verwaltung zu erreichen. Heute gibt es jedoch neue Dynamiken wie erneuerbare Energien, Batteriespeicher und dezentrale Energieressourcen (DER). Daher bestimmen flexible Erzeugung, Netzinfrastruktur und Speicherung das effektive Energiemanagement.

Die Netzinfrastruktur besteht im Allgemeinen aus nichtflexiblen Einrichtungen. Überschüssig erzeugter Strom kann beispielsweise tagsüber in Batterien und anderen nicht am Netz befindlichen Speichern gespeichert werden, so dass die gespeicherte Energie zum Ausgleich des Lastbedarfs sofort wieder ins Netz eingespeist werden kann.

Reaktion auf die Nachfrage

Diese Technik sorgt dafür, dass die Nutzer ihren Energiebedarf an die entsprechenden Last- und Versorgungsnetzsituationen anpassen und so Energie einsparen und zurückgewinnen. Wenn es in ein intelligentes Netzsystem eingebunden ist, kann das Demand-Response-Management den Stromverbrauch optimieren. Die eingesparte Energie wird von den Versorgern umverteilt oder gespeichert, was die Produktionskosten senkt. Über die Teilmengen von Versorgern und Verbrauchern hinaus wird eine ganzheitliche Umsetzung der Nachfragesteuerung genutzt, um die Energienachfrage und das Energieangebot durch Echtzeitpreise auszugleichen. Außerdem kann die Nachfragesteuerung eine Entlastung bei Lastüberlastungen bieten und so die Zuverlässigkeit der Netzkapazität aufrechterhalten.

Prosumer Flexibility Management

Die heutigen Energieerzeugungsmodelle unterliegen häufig einem kontinuierlichen Wandel, der zu ausgefeilten Konzepten für die Erzeugung und Verteilung von Energie führt. Die Energiemärkte können daher nicht mehr aus einer zentralisierten Perspektive heraus funktionieren, da die Verbraucher beginnen, eine aktive Rolle zu spielen, um die Nachfrage im Netz zu decken - Prosumenten.

Prosumenten als Energieakteure

Prosumer sind symbiotische Energieeinzelhändler in einem intelligenten Netz. Sie erzeugen einen Teil ihrer Energie mit erneuerbaren Energien oder Mikrogeneratoren. Prosumer können Anreize erhalten, als DERs zu fungieren, wenn sie den Überschuss des erzeugten Stroms mit dem Netz teilen oder in dieses zurückspeisen. Sie nutzen auch Strom aus dem Netz, um ihre Produktionskapazität zu erhöhen. Ein wesentlicher Vorteil, den wir nicht übersehen dürfen, ist die Tatsache, dass viele Prosumer saubere, erneuerbare Energielösungen anbieten. Darüber hinaus hat die beschleunigte Einführung nicht-fossiler erneuerbarer Energien für Prosumer gezeigt, dass eine Dekarbonisierung der Energieerzeugung, selbst bei großer Nachfrage, möglich ist. [caption id="attachment_8715" align="aligncenter" width="927"]

Quelle: A Comprehensive State-of-the-Art Review and Scientometric Analysis. Energies 2020, 13, 2710. https://doi.org/10.3390/en13112710[/caption]Diese Optionen können in Verbindung mit einem intelligenten Netz einen nachhaltigen Energiemarkt vorantreiben. Die synchrone Verteilung von Prosumern kann durch innovative Flexibilitätsmanagement-Plattformen, ein ausgeklügeltes Geschäftsmodell wie Peer-to-Peer-Energiehandel und einen kompetenten Smart-Grid-Orchestrator optimiert werden, der die von Prosumern eingespeisten Daten kuratiert und zur Erstellung von Energieverhaltensprofilen verwendet. Diese Energieprofile werden in Kurzzeit- und Langzeitprofile eingeteilt. Prosumer mit langfristigen Profilen haben tendenziell einen größeren Einfluss auf die Zuverlässigkeit und den Erhalt eines Stromnetzes, und eine große Anzahl von Prosumern im Netz kann den Ausgleich effektiver gestalten. Allerdings gibt es immer noch viele Einzelverbraucher, die aufgrund der scheinbaren Kostenbar davon abgehalten werden, in eine alternative Energiequelle zu investieren. Energiegemeinschaften können jedoch durch dezentrale Projekte einen Beitrag leisten.

Schlussfolgerung

Das Zusammenspiel von variabler Last und variablem Angebot erfordert ein Flexibilitätsmanagement. Die dezentrale Energieversorgung ist dynamisch, was eine flexible Planung des Stromnetzes erforderlich macht. Da immer mehr Akteure in den Energiemarkt eintreten, stehen die Betreiber vor der Herausforderung, die Agilität des Netzes zu implementieren und gleichzeitig Verluste zu reduzieren und Anreize für einen Energiemarkt zu schaffen.

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