Virtuelle Kraftwerke bieten Klima

Aug 16, 2023

VPPs helfen Städten dabei, die Nachfrage bei extremen Wetterbedingungen zu regulieren, während gleichzeitig Emissionen reduziert und mehr erneuerbare Energie ins Netz gebracht werden.

Von Cristian Salazar

28. August 2023

Stromleitungen unter einer orangefarbenen Sonne. Quelle: Pexels/Chitrakaksha

Diese Geschichte wurde erstmals auf Next City veröffentlicht, einer gemeinnützigen Organisation mit der Mission, durch Journalismus und Veranstaltungen auf der ganzen Welt soziale, wirtschaftliche und ökologische Veränderungen in Städten anzuregen. [Lesen Sie den Originalartikel bei Next City.]

Als das Land im Juli und August unter extremer Hitze brannte, die durch den Klimawandel noch verstärkt wurde, erhielten Zehntausende Amerikaner Textnachrichten, in denen ihnen mitgeteilt wurde, dass sie bezahlt werden könnten, wenn sie ihre Geräte und Haushaltsgeräte zu bestimmten Tageszeiten ausschalten würden. Wenn ihre Häuser mit intelligenten Thermostaten oder intelligenten Warmwasserbereitern ausgestattet waren, wurden die Geräte möglicherweise automatisch ausgeschaltet.

Vielleicht schien es eine einfache Maßnahme zu sein, während der Spitzenlastzeiten Energie zu sparen. Doch hinter den Kulissen arbeiteten in den letzten Jahren zahlreiche Unternehmen mit Energieversorgern zusammen, um die Belastung des Stromnetzes zu überwachen und darauf zu reagieren, da Menschen Klimaanlagen in die Luft jagen, um die glühende Hitze abzuwehren.

All dies wurde durch ein virtuelles Kraftwerk ermöglicht, ein Portfolio verteilter Energieressourcen, das mit Software so verwaltet werden kann, dass es den Strombedarf von Hunderten oder Tausenden von Haushalten oder Unternehmen skaliert. Zu den Ressourcen können intelligente Thermostate, Solaranlagen auf Dächern oder sogar Ladestationen für Elektrofahrzeuge gehören.

Auch wenn viele Verbraucher vielleicht noch nie davon gehört haben, sind virtuelle Kraftwerke eine immer wichtigere Technologie für Städte, um Nachfragespitzen bei extremen Wetterbedingungen zu bewältigen. Und Energiepolitikexperten zufolge sind diese Plattformen auch eine wichtige Klimalösung, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren und mehr erneuerbare Energien ins Netz zu bringen.

Angesichts der Tatsache, dass extremere Hitze das Stromnetz in den kommenden Jahren zusätzlich belasten wird, ist das eine große Sache für politische Entscheidungsträger, die auch wissen, dass das Land sich von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen lösen muss.

„Virtuelle Kraftwerke sind eine entscheidende und kostengünstige Lösung, um eine dekarbonisierte Energiezukunft zu ermöglichen“, sagt Kevin Brehm, Spezialist für kohlenstofffreien Strom am gemeinnützigen Rocky Mountain Institute, das sich für eine Verbesserung der Energiepolitik einsetzt.

Energieversorger sind auf Spitzenkraftwerke angewiesen, die stark umweltschädliche fossile Brennstoffe verbrennen und bei steigender Nachfrage hochgefahren werden. Brehm argumentierte in einem von ihm für RMI mitverfassten Artikel, dass virtuelle Kraftwerke die Emissionen direkt reduzieren können, indem sie die Nachfrage von den Kraftwerken verlagern, die Kohlendioxid, Stickoxide und Schwefeldioxid ausstoßen können, was bei Anwohnern in der Nähe, insbesondere bei Kindern, Atemprobleme auslösen kann.

„Der Grund, warum das für das Klima und die öffentliche Gesundheit wirklich funktioniert, liegt darin, dass die Kraftwerksversorgung mit zunehmend schwierigerem Wetter schlechter wird“, sagt Mike Jacobs, leitender Energieanalyst bei der Union of Concerned Scientists. „Peak-Kraftwerke sind die schmutzigsten.“

Über das Ausmaß oder die Gesamtwirkung von VPPs liegen nur wenige verlässliche Daten vor. Wood Mackenzie, ein globales Energieforschungsunternehmen, hat 563 virtuelle Kraftwerke identifiziert, die im Jahr 2023 in den USA entweder in Betrieb oder in der Entwicklung sind, wobei Kalifornien laut einem Sprecher die höchste Konzentration davon im Land aufweist. Virtuelle Kraftwerke sind im Wohn-, Gewerbe- und Industriesektor zu finden.

Das Potenzial für virtuelle Kraftwerke wächst und ihre Auswirkungen auf die Umwelt könnten in den kommenden Jahren erheblich sein. Brehm und seine Kollegen haben herausgefunden, dass VPPs den Spitzenenergiebedarf in den USA um 60 Gigawatt (GW) senken könnten – etwa die gleiche Energiemenge, die jedes Jahr von 24 Millionen Haushalten verbraucht wird – und die jährlichen Ausgaben im Energiesektor bis 2030 um 17 Milliarden US-Dollar senken könnten. A Eine von Google in Auftrag gegebene separate Analyse ergab, dass VPPs US-Versorgungsunternehmen im nächsten Jahrzehnt 15 bis 35 Milliarden US-Dollar einsparen könnten.

Eines der größten geplanten virtuellen Kraftwerke des Landes soll im New Yorker Hudson Valley entstehen, wo die gemeinnützige Organisation Sustainable Westchester noch in diesem Jahr ein Smart-Batterie-Leasingprogramm für Hausbesitzer einführen wird, das zur Steuerung des Energiebedarfs gebündelt und genutzt werden soll. Das Programm könnte potenziell 45 Städte und Gemeinden bzw. eine Million Menschen erreichen.

„Das Schöne am virtuellen Kraftwerk ist, dass es jedem Bewohner ermöglicht, an einem wechselseitigen Gespräch teilzunehmen – von Haus zu Netz und von Netz zu Haus –, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern“, sagt Leo Wiegman, Solardirektor der gemeinnützigen Organisation . Er sagt, dass Häuser, sobald sie mit Heimbatteriespeichern ausgestattet sind, überschüssige Energie speichern und „diese wieder ins Netz einspeisen“ können.

In einer Studie stellten Forscher des Institute for Energy and the Environment der Vermont Law School fest, dass virtuelle Kraftwerksprojekte in Kalifornien, Vermont und Australien den CO2-Ausstoß reduzierten und das Potenzial hatten, die Netze widerstandsfähiger zu machen. „VPPs haben bewiesen, dass sie eine saubere, flexible und belastbare Ressource sein können, die den Übergang zu sauberer Energie unterstützen kann“, schreiben die Autoren.

Virtuelle Kraftwerke können auch zum Ausbau erneuerbarer Energien im Netz beitragen, indem sie dabei helfen, die Nachfrage bei schwankender Wind- oder Solarenergie zu steuern. Sie können auch die Elektrifizierung unterstützen, indem sie dabei helfen, die Last zu verwalten, wenn Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen und andere Infrastrukturen ans Netz gehen, was zu einem erheblichen Anstieg der Stromnachfrage führen könnte.

Virtuelle Kraftwerke können auch zum Ausbau erneuerbarer Energien im Netz beitragen, indem sie dabei helfen, die Nachfrage bei schwankender Wind- oder Solarenergie zu steuern. Sie können auch die Elektrifizierung unterstützen, indem sie dabei helfen, die Last zu verwalten, wenn Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen und andere Infrastrukturen ans Netz gehen, was zu einem erheblichen Anstieg der Stromnachfrage führen könnte.

In den letzten Jahren haben Unternehmen im ganzen Land damit begonnen, den Bewohnern finanzielle Anreizprogramme anzubieten, die in den Sommermonaten, wenn die Netze am stärksten belastet sind, virtuelle Kraftwerke betreiben.

Diese Programme funktionieren in der Regel, indem sie Kunden auf ihren Mobiltelefonen auf Zeiten mit hohem Energiebedarf hinweisen, damit sie ihre Geräte ausschalten können, um Energie zu sparen, oder indem sie intelligente Technologie nutzen, um elektronische Geräte automatisch zu deaktivieren. In New York sagte Sustainable Westchester, sein Prämienprogramm habe den Energieverbrauch im Sommer 2022 um 7 Megawatt gesenkt, genug Strom, um 25.000 Haushalte mit Strom zu versorgen.

Energieexperten haben untersucht, ob virtuelle Kraftwerke Energieversorger dazu veranlassen können, Spitzenkraftwerke stillzulegen oder den Bau neuer Infrastrukturen zu vermeiden, die auf fossilen Brennstoffen basieren. In Vermont konnte der Energieversorger Green Mountain Power nach eigenen Angaben zwei Dieselgeneratoren außer Betrieb nehmen, die für 4 Megawatt – genug Strom für fast 1.000 Haushalte pro Jahr – Spitzenenergie sorgen, unter anderem dank eines virtuellen Kraftwerks, das auf Heimbatteriesystemen basiert.

Damit virtuelle Kraftwerke jedoch weithin zur Dekarbonisierung des Netzes eingesetzt werden können, müssen Versorgungsunternehmen engagierte Partner sein und Richtlinien und Vorschriften müssen geändert werden. Laut Brehm müssen die Kommissionen für öffentliche Versorgungsunternehmen möglicherweise die Art und Weise ändern, wie sie beispielsweise Energieunternehmen regulieren, und möglicherweise neue Anreize entwickeln, um die Nutzung virtueller Kraftwerke auszuweiten.

Jacobs sagte, dass einige Versorgungsunternehmen aufgrund des potenziellen Risikos für ihr Geschäftsergebnis einfach Angst vor technologischen Innovationen haben könnten. „Informationstechnologie ist mittlerweile leicht verfügbar und das Versorgungssystem ist wirklich ins Hintertreffen geraten“, sagt er.

Der Goldstandard für virtuelle Kraftwerke als Klimalösung wäre die Kombination mit erneuerbaren Ressourcen. In Herriman, Utah, ist die Gemeinde Soleil Lofts eines der besten Beispiele dieses Modells im Land.

Neben attraktiven Apartments und zahlreichen Annehmlichkeiten wird der Komplex mit 600 Wohneinheiten vollständig von der Sonne angetrieben. Jede Einheit ist außerdem mit einer intelligenten Batterie ausgestattet, die Energie speichert und bei Stromausfällen als Notstromgenerator fungiert. Ein virtuelles Kraftwerk hilft bei der Bewältigung des Energiebedarfs und speist bei Bedarf sogar Strom in das städtische Netz zurück. Und natürlich versorgt es die Elektroladegeräte, beheizten Innen-Spas, Pools und andere Einrichtungen des Komplexes mit Strom.

Maren MacKay, die in der Solarindustrie in Utah arbeitet, war letzten Herbst auf der Suche nach einer neuen Bleibe in einem Vorort von Salt Lake City, als sie Soleil Lofts entdeckte. Sie sagte, das Leben dort habe ihr geholfen, Geld bei ihren Stromrechnungen zu sparen, und es habe ihr Trost bei Stromausfällen im Winter gegeben, da die Batterie in ihrem Gerät wie eine Notstromquelle fungierte. Ebenso wichtig ist, dass sie dadurch einen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leisten kann.

„Ich verkleinere meinen CO2-Fußabdruck“, sagt MacKay, 29. „Das ist großartig.“

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