VHPready ermöglicht über vorgegebene Datenpunkte und Kommunikationsprotokolle die schnelle Integration völlig unterschiedlicher Energieanlagentypen in virtuelle Kraftwerke.

VHPready ermöglicht über vorgegebene Datenpunkte und Kommunikationsprotokolle die schnelle Integration völlig unterschiedlicher Energieanlagentypen in virtuelle Kraftwerke.Industrieforum VHPready

Für die Anlagenbetreiber schafft die Integration in Virtuelle Kraftwerke einen attraktiven Zusatznutzen. Denn durch die sich neu ergebenden Möglichkeiten Energie zu vermarkten, wie etwa dem Anbieten von Regelleistung, kann sich eine Anlageninvestition schneller amortisieren. Der Regelenergiemarkt dient dazu, das Stromnetz zu stabilisieren. Die hier teilnehmenden Stromhändler müssen möglichst genau so viel Strom einkaufen, wie sie verkaufen. Kommt es zu einem Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch, ändert sich die Frequenz im Stromnetz und es entsteht ein Bedarf an positiver oder negativer Regelenergie zur Stabilisierung des Netzes. Unterschieden wird hierbei in Primärregelleistung (PRL), Sekundärregelleistung (SRL) und Tertiärregelleistung, auch Minutenreserve (MRL) gennant. PRL muss innerhalb von 30 s erbracht werden, SRL innerhalb von 5 min und MRL innerhalb von 15 min.

Abweichungen von den Prognosen können in zwei Richtungen eintreten. Der Ausgleich von plötzlich erhöhter Nachfrage bei nicht ausreichendem Angebot wird positive Regelleistung genannt, das heißt es muss zusätzlicher Strom in die Netze eingespeist werden. Der Ausgleich von erhöhtem Angebot und plötzlich schwacher Nachfrage ist negative Regelleistung; Strom muss dem Netz entnommen werden. Bei der Erbringung von Regelleistung geht es also darum, Anlagen hinsichtlich ihrer Stromerzeugung in beide Richtungen zu regeln oder auch ganz an- oder abzuschalten – die technischen Möglichkeiten der Anlage vorausgesetzt.

Technik im Detail

VHPready

Um unterschiedliche dezentrale Energieanlagen zu vernetzen nutzt VHPready das TCP/IP-basierte und signalorientierte Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104. Für die Verbindung zur Leitwarte werden neben DSL-Verbindungen oft GSM-Mobilfunknetze und deren Erweiterungen UMTS oder LTE genutzt. Für die Sicherheit der Datenübertragung sorgt der Aufbau eines virtuellen privaten Netzwerks (VPN) auf Basis von OpenVPN mit SSL/TLS-Verbindungen (Secure Sockets Layer, Transport Layer Security). Für die Zeitsynchronisation kommt SNTP/NTP (Simple Time Protocol/Network Time Protocol) zum Einsatz. Erfüllt eine Anlage diese Anforderungen, wird sie als ‚VHPready-konforme technische Einheit‘ bezeichnet.

Diese Bereitschaft wird dem Anlagenbetreiber mit dem sogenannten Leistungspreis vergütet. Das bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass diese Leistung auch abgerufen oder erbracht wird. In einem solchen Fall bekommen die Betreiber einen zusätzlichen Arbeitspreis für das Bereitstellen der Regelenergie. Gegenüber der reinen Vermarktung an der Strombörse bietet die Vermarktung am Regelenergiemarkt zusätzliche Erlöspotenziale. Die Anforderungen aus der Regelleistung an die technischen Anlagen selbst als auch die notwendige IT-Infrastruktur von virtuellen Kraftwerken sind jedoch hoch. Daher ist die Vermarktung an der Strombörse für Anlagenbetreiber ebenfalls lukrativ.

Im einfachsten Fall ist für das Anbinden einer Anlage in ein Virtuelles Kraftwerk und den Regelenergiemarkt lediglich ein zusätzliches Gateway notwendig. Dieses wird idealerweise direkt in der Anlage platziert. Ein Gateway ist eine schlanke und praktikable Lösung, da immer noch viele Anlagen – insbesondere kleinere wie Wärmepumpen, Lasten- und Speichersysteme – standardmäßig keine Fernwirkschnittstelle besitzen und so nachträglich zur Integration in Virtuelle Kraftwerke aufgerüstet werden müssen.

Das Industrie-Gateway erlaubt die schnelle Anbindung von Anlagen über VHPready.

Das Industrie-Gateway erlaubt die schnelle Anbindung von Anlagen über VHPready.SSV

Mit dem Gateway ins Virtuelle Kraftwerk

Um die Aufrüstung vor allem von kleineren Bestandsanlagen möglichst einfach zu gestalten, hat SSV, als eines der VHPready-Gründungsmitglieder, sichere Kommunikationskomponenten entwickelt, die sich schnell in unterschiedliche Umgebungen integrieren lassen. So entstand mit dem IGW/922-VHP ein umfangreich getestetes und mit dem Vattenfall-VHPready-Zertifikat nach Spezifikation 3.0 versehenes Gateway.

Zu Beginn der Entwicklung der Systeme lag der Fokus darauf, auch künftige Standards wie die BSI-Sicherheitsstandards oder Vorgaben der Übertragungsnetzbetreiber einhalten zu können. Dementsprechend erfüllen sowohl das IGW/922-VHP als auch das neue LTE-fähige IGW/936-L die Vorgaben der Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) und isolieren so als Endgerät – auch Customer Premises Equipment (CPE) genannt – das Kommunikationsnetz vollständig von der dezentralen Energieanlage. Somit kommunizieren Endgerät und Leitwarte in einer geschlossenen Benutzergruppe mit zusätzlicher Ende-zu-Ende-Verschlüsselung. Die Kommunikation zur jeweiligen Anlage erfolgt in der Regel über bekannte Standards der Fabrikautomatisierung, wie Modbus, MPI, Profibus oder CAN.

Integration mit Profilen vereinfachen

Die im April zur Hannover Messe veröffentliche Spezifikation VHPready 4.0 soll es für Anwender und Technikanbieter einfacher machen den Kommunikationsstandard zu implementieren. Die Spezifikation legt Profile innerhalb der verwendeten Normen fest, sodass für die Projektrealisierung künftig nur noch das Profil benannt werden muss. Ein Profil legt zum Beispiel für einen Anlagentyp bestimmte Datenpunkte, den Datentyp und die verwendete Einheit fest. So wird bei einem BHKW die erzeugte elektrische Leistung in einer Gleitkommazahl in Kilowatt angegeben. Es gibt Datenpunkte die integriert sein müssen, und Datenpunkte die optional sind. Damit ist es nicht mehr nötig, aufwendig im Voraus Protokolldetails zu klären und spezielle projektspezifische Datenpunkte zu implementieren. Anlage und Leitwarte sprechen auf Anhieb dieselbe Sprache.

Zertifizierung ausbauen

Doch nicht nur das einfache Umsetzen der Kommunikationsprojekte an sich ist wichtig. Damit auch in Zukunft mit dem weiteren Ausbau von VHPready wirklich alle Anlagen problemlos miteinander sprechen können, werden ein Zertifizierungsprogramm und die dazugehörigen Prüfwerkzeuge immer wichtiger. Deswegen gründete das für den Industriestandard verantwortliche Industrieforum das Unternehmen VHPready Services. Als operativer Arm des Industrieforums entwickelt die Servicegesellschaft derzeit ein Paket aus Beratung, Umsetzung und Zertifizierung rund um den Industriestandard. Das erleichtert die Auswahl VHPready-konformer Technik. Ziel ist es, künftig eine VHPready-Zertifizierung über akkreditierte Prüflabore durchzuführen und die dafür notwendigen Prüfspezifikationen zu erarbeiten. Festgelegt wurde bereits, dass diese Prüfungen international standardisierten Methoden und Techniken folgen, wie sie von ISO/IEC und ETSI (European Telecommunications Standard Institute) festgelegt wurden.