Regelenergie

Chancen der Handels- und Regelmärkte nutzen

Der Energiemarkt steht angesichts der Energiewende und stärkerer Dezentralisierung vor großen Herausforderungen. Ein wichtiger Faktor hierbei ist die Netzstabilität, die durch den Regelenergiemarkt sichergestellt wird. Im europäischen Verbundnetz beträgt die Netzfrequenz 50 Hertz. Schwankungen zwischen Einspeisung und Entnahme des Stroms im Netz sind im Bereich zwischen 49,8 und 50,2 Hertz erlaubt. Bei Über- oder Unterschreitung dieses Bereichs muss die Frequenzschwankung ausgeglichen werden – hierfür wird die sogenannte Regelenergie oder Regelleistung benötigt.

Virtuelles Kraftwerk in einem realen Container: Biogasanlage Anderlingen-Ohrel, DeutschlandVirtuelles Kraftwerk in einem realen Container: Biogasanlage Anderlingen-Ohrel, Deutschland: Ein in einem Container verpackter TCG 2016 V08C erzeugt jährlich 3.200 MWh Strom und 2.552 MWh Wärme

Bei der Regelenergie werden drei Qualitätsarten – die Primär-, Sekundär- und die Minutenreserveleistung (auch als Tertiärregelung bezeichnet) angeboten. Die drei Leistungsarten unterscheiden sich in ihrer Aktivierungs- und Änderungsgeschwindigkeit. So muss Primärregelleistung innerhalb von 30 Sekunden bereitgestellt werden, Sekundärregelleistung innerhalb von 5 Minuten. Minutenreserve muss innerhalb von 15 Minuten aktivierbar sein. Benötigte Regelenergiekapazitäten werden in Deutschland durch die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) online wöchentlich (Primär- und Sekundärregelreserve) und täglich (Minutenreserve) ausgeschrieben. Alle Regelenergieleistungen werden als positive und negative Regelenergie beschafft. Im Falle des Abrufs von Regelenergieleistung kann der Übertragungsnetzbetreiber die Stromproduktion ins öffentliche Netz steigern (positive Regelenergie) oder senken (negative Regelenergie).

Erlöse und Wirtschaftlichkeit steigern

„Durch eine virtuelle Vernetzung mehrerer dezentraler Anlagen (virtuelles Kraftwerk) durch einen Direktvermarkter ist die Teilnahme am Regelenergiemarkt auch für die Betreiber kleinerer Anlagen interessant, denn die Vergütungssätze für die klassische Einspeisung ins öffentliche Netz sinken“ sagt Daniel Bach vom Product Line Management.

Ausschlaggebend für eine Teilnahme am Regelenergiemarkt mit einem einzelnen Stromerzeugungsaggregat ist der Nachweis gegenüber dem Netzbetreiber, dass die Anlage die Präqualifikation für Regelenergie erfüllt. Dazu werden relevante Daten wie Nennleistung, Maximal- und Minimalleistung (netto), Spannungsebene oder Bilanzkreiszugehörigkeit an den ÜNB übermittelt. Im Falle eines virtuellen Kraftwerks muss jede einzelne Anlage die Anforderungen erfüllen. Zudem muss der Anbieter die Zulassung der Strombörse (EEX) vorweisen.

Erhöhte Anforderungen

Alle Vermarktungsformen von Regelenergie erfordern einen flexiblen Betrieb des BHKW. Dadurch entstehen neue Anforderungen, z. B. möglichst kurze und definierte Zu- und Abschaltzeiten und steile Lastrampen zu ermöglichen. Gasmotoren im oberen Leistungsbereich sind entgegen diesen Anforderungen klassischerweise für den stationären Betrieb ausgelegt und auf Grund ihrer Trägheit nur bedingt für den dynamischen Einsatz geeignet. Durch kontinuierliche Entwicklungen bei MWM und Anpassungen in der Steuerungssoftware wird die flexible Betriebsweise beständig erweitert, sodass die Aggregate den veränderten Anforderungen gerecht werden. Die MWM Gasmotoren TCG 2016, TCG 2020 und TCG 2032 sind für die Bereitstellung von Regelenergie geeignet. Zwei unterschiedliche Betriebsweisen sind dabei möglich:

  • Bereitstellung der Regelenergie im Teillastbereich
  • Starten aus dem Stillstand (volle Aggregatleistung wird genutzt)

Für einen optimal wirtschaftlichen Betrieb der Anlage können auch beide Betriebsweisen kombiniert werden. Empfohlen wird der Betrieb im Teillastbereich, der heute bevorzugt wird, denn durch den Betrieb im Teillastbereich ist der Verschleiß wesentlich geringer als im Start-Stopp-Betrieb.

Aus dem Stillstand können mit den MWM Gasmotoren TCG 2016 und TCG 2020 sowohl Sekundär- als auch Tertiärregelleistungen erbracht werden.Aus dem Stillstand können mit den MWM Gasmotoren TCG 2016 und TCG 2020 sowohl Sekundär- als auch Tertiärregelleistungen erbracht werden.

Beim Betrieb im Teillastbereich können MWM Aggregate alle drei Arten der Regelleistung zur Verfügung stellen. Das Starten der Anlage aus dem Stillstand für den Regelenergiebetrieb ist nur sinnvoll und ohne technische Anpassungen möglich, wenn:

  • bis zu 4 Starts am Tag bzw. max. 1.000 Starts im Jahr erfolgen
  • die Mindestlaufzeit des Aggregats nach einem Start 2 Stunden beträgt

Aus dem Stillstand können mit den Baureihen TCG 2016 und TCG 2020 sowohl Sekundär- als auch Tertiärregelleistungen erbracht werden. Die Baureihe TCG 2032 ist in der Tertiärregelung einsetzbar.

Wartung an Betrieb anpassen

Häufige Starts aus dem Stillstand haben einen höheren Verschleiß zur Folge, die Wartungsintervalle verkürzen sich so, dass projektspezifische Anpassungen nötig sind. Die Aggregate von MWM sind bei dieser Betriebsart in der Lage Sekundär- und Minutenregelleistung zu erbringen, doch ist der Betrieb im Teillastbereich weitaus schonender für den Motor. Eine Anpassung der Wartungsintervalle sollte jedoch immer geprüft und auch ein erhöhter Verschleiß einkalkuliert werden. Bei den Auslegungen sollte man jedoch nicht nur allein die Motoren berücksichtigen, auch die weiteren Anlagenkomponenten müssen auf die Regelleistungsbetriebsweise angepasst werden. Zum Beispiel beim Biogas die Gasspeicher, die eine Entkoppelung von Gaserzeugung und Gasverbrauch ermöglichen oder zusätzliche Vorwärmsysteme, um eine angemessene Lebensdauer der Aggregate sicherzustellen. Im optimalen Fall wird die Anlage von vornherein für diese Betriebsweise ausgelegt und bei der Inbetriebnahme entsprechend eingestellt. Bei Remotorisierungen muss man prüfen, ob das vorhandene Anlagenschema für diese Betriebsweise geeignet ist.

Virtuelles Kraftwerk: Anbindung eines dezentralen MWM Kraftwerks mittels Kommunikationsbox an einen Direktvermarkter (Smart Grid)Virtuelles Kraftwerk: Anbindung eines dezentralen MWM Kraftwerks mittels Kommunikationsbox an einen Direktvermarkter (Smart Grid)

Unter diesen Voraussetzungen lassen sich alle Baureihen von MWM mit einem Leistungsbereich von 400 bis 4.300 kWel für die Bereitstellung von Regelenergie einsetzen. Trotz sinkender oder auslaufender Förderung durch das EEG kann mit der Bereitstellung von Regelenergie der Betrieb wirtschaftlich sein oder sogar nennenswerte Mehrerlöse erzielen. Die Aggregate erfüllen die wesentlichen Anforderungen zur technischen Präqualifikation und die praxisorientierten Kriterien von Drittanbietern zum Pooling (Vermarktung via virtuellem Kraftwerk).

Fotos: Caterpillar Energy Solutions GmbH