Die Schichten erforschen: Wie das Value Stacking haushaltsnaher Flexibilitäten einem Trifle ähnelt

Bei einem Trifle kommt dir bestimmt das Bild von einem süßen, köstlichen Dessert in einem großen Glasgefäß in den Kopf. Vielleicht denkst du aber auch an Rachels Fleischtrifle aus Friends, doch in jedem Fall denkst du auch an die typische Eigenschaft: Schichten.

In der elektrisierenden Landschaft der modernen Energiesysteme sind die verschiedenen Ebenen genauso süß und wertvoll. Und wenn es um die verschiedenen Schichten der Energieflexibilität geht, können sie dem Energiesystem und den Endverbraucher:innen erhebliche Vorteile bringen. Unter Value Stacking versteht man die Bündelung von Energiemanagement Anwendungen, die mehrere Wertströme schaffen, um das volle Potenzial von dezentralen Energieressourcen (DERs) zu erschließen. Durch die Bündelung von Lösungen sind Energieunternehmen in der Lage, die Anforderungen bestimmter Regionen und Anwendungsfälle zu erfüllen, den Wert für die Endverbraucher:innen zu steigern und die Gesamtsystemkosten zu minimieren, während sie gleichzeitig ein sicheres und stabiles Stromnetz unterstützen.

Klingt zu schön, um wahr zu sein? Nun, das ist der Vorteil, wenn man Flexibilitäten auf verschiedenen Ebenen nutzt- und gridX hat alle Zutaten für köstliche Trifles zur Verfügung. Alles, was Unternehmen tun müssen, ist, die Zutaten und Geschmacksrichtungen auszuwählen, die dem Gaumen ihrer Kunde:innen entsprechen.

Schnapp’ dir einen Löffel und lass uns loslegen!

Schnapp' dir dein Backwerkzeug

Bevor wir mit dem „Backen“ beginnen, müssen wir unsere Werkzeuge in die Hand nehmen: Schneebesen, Spachtel und Holzlöffel. In dieser Energieanalogie sind die "Werkzeuge" das Wissen implizite und explizite Flexibilität korrekt zu unterscheiden.

Implizite Flexibilität

Implizite Flexibilität beschreibt die Reaktion der Verbraucher:innen auf Preissignale. Dies kann manuell oder durch ein intelligentes Energiemanagementsystem (EMS) geschehen. Indem Prosumern finanzielle Anreize geboten werden, zu bestimmten Tageszeiten Strom zu verbrauchen oder zu speichern, können Verbraucher:innen, die zu Prosumern werden, ihre Selbstversorgung maximieren und gleichzeitig Nachfragespitzen minimieren und Kosten senken.

Explizite Flexibilität

Bei expliziter Flexibilität handelt es sich um eine zugesagte, abrufbare Ressource, die auf verschiedenen Energiemärkten gehandelt werden kann. Zum Beispiel auf den Großhandels-, Ausgleichs-, Systemunterstützungs- und Reservemärkten. Diese Art von Flexibilität ist für den Ausgleich und das Management von Netzengpässen unerlässlich. Sie wird von Unternehmen wie beispielsweise (aber nicht ausschließlich) den Bilanzkreisverantwortlichen und den Verteilnetzbetreibern genutzt, um die Netzstabilität auf kosteneffiziente Weise zu maximieren. Prosumenten können von dieser Art flexibler Energie profitieren, indem sie Zugang zu ihren DERs gewähren und an den erzielten Einnahmen beteiligt werden.

Auf zum Backen!

Ein Trifle besteht in der Regel aus Schichten von Kuchen oder Keksen, Pudding, Obst und Sahne. Zwar ist jede Schicht für sich genommen ein köstlicher Genuss, doch das Zusammenspiel der einzelnen Schichten in verschiedenen Konstellationen und Kombinationen macht das Ganze noch genussvoller.

Basisschicht: Lokale Optimierung

Natürlich könnte man direkt zu den Sahne- oder Puddingschichten eines Trifle übergehen, aber das wahre Erlebnis beginnt mit der offensichtlichsten Schicht: dem Boden. Für den Boden legt man Löffelbiskuits auf den Boden eines großen Glases und gießt dann eine Mischung aus Früchten und Gelee darüber, um einen stabilen und dennoch flexiblen Boden zu erhalten.

Beim intelligenten Energiemanagement ist die „einfachste“ und am leichtesten zugängliche Schicht, ist die lokale Ebene. Deshalb ist die Basisschicht des Value Stackings die implizite Flexibilität, die auf lokaler Optimierung und der Integration statischer externer Signale beruht. Das heißt die Steuerung der Energieströme innerhalb eines Haushalts, die eine schnelle Reaktionszeit benötigen. Die beispielsweise von Photovoltaikanlagen auf dem Dach zur Versorgung von Batterien, Wärmepumpen und/oder Elektrofahrzeugen stammen.

Die Optimierung der Nutzung des selbst erzeugten Stroms, also die Autarkieoptimierung, ist der Kern dieser Ebene. Sie minimiert die Kosten und Emissionen für die Endverbraucher:innen und macht sie unabhängiger vom zentralen Netz. Eine weitere wichtige Funktion ist die Absicherung des gesamten Netzanschlusspunktes und jeder einzelnen Sicherung an einem Standort (sei es ein Haus oder eine komplexere Einrichtung wie ein EV-Ladepark), um die Netzgebühren ständig zu minimieren und den Bedarf an kostspieligen Netzerweiterungen zu verringern. Dies ist besonders wichtig, um eine effiziente Skalierung von E-Mobilität und elektrifizierter Heizung zu ermöglichen, die beide erhebliche Nachfragespitzen verursachen.

Die Integration von statischen externen Signalen in dieser Schicht ermöglicht es dem EMS, den Energiefluss aktives Eingreifen anzupassen. So kann das EMS beispielsweise den Energieverbrauch automatisch an vorhersehbare Faktoren wie statische Energiepreise anpassen (das bedeutet, das EMS passt Einspeisung und Abnahme entsprechend an, um die Kosteneffizienz zu maximieren).

Mittlere Schicht: Süß und voller Potenzial

Auch wenn die erste Schicht eines Trifle köstlich ist, gibt es noch weitere – und sie sind noch geschmacksintensiver als die Erste. Die mittlere Schicht besteht aus Vanillepudding, und genau wie diese Schicht einem Trifle Tiefe und Komplexität verleiht, eröffnet die implizite Flexibilität mit dynamischen externen Signalen weitere Wertströme als mittlere Schicht des Value Stackings.

Zu den dynamischen externen Signalen gehören Informationen über die Strompreise an der Strombörse. Dadurch können Haushalte oder andere Standorte die Bedürfnisse anderer Teile der Energie-Wertschöpfungskette berücksichtigen, um die systemweite Stabilität und Kosteneffizienz zu verbessern, ohne maßgeblich die lokale Optimierung zu beeinträchtigen.

Dynamische Strompreise, oder auch Time-of-Use-Tarife (ToU) sind hier ein perfektes Beispiel. Durch die aktive Einbeziehung der Strompreise und die entsprechende Anpassung des lokalen Verbrauchs können die Verbraucher:innen ihre Stromrechnungen erheblich senken. So können sie zum Beispiel Anlagen nutzen oder aufladen, wenn die Preise niedrig sind, und den Verbrauch verlagern oder selbst erzeugten oder gespeicherten Strom bevorzugen, wenn die Preise hoch sind.

Die Solarstromprognose ist ebenfalls auf dieser Ebene zu finden, da sie ein Verfahren zur Vorhersage der zukünftigen Stromerzeugung einer PV-Anlage ist. In Verbindung mit Batteriespeichersystemen und dynamischen ToU-Tarifen kann dieses Instrument entscheidend dazu beitragen, die Zuverlässigkeit und Effizienz von Energiesystemen insgesamt zu optimieren.

Oberste Schicht: Der letzte Schliff

Die oberste Schicht des Trifles: leichte, fluffige, geschlagene Sahne plus zusätzliche Fruchtscheiben, Schokoladenstreusel – was auch immer die Geschmacksknospen begehren. In unserem Energie-Trifle: explizite Flexibilität.

Explizite Flexibilität ist eine entscheidende Säule für das Management von Netzfrequenz und Netzengpässen. Ähnlich wie bei der Wahl der letzten Zutaten für die Süßspeise erschließt diese Schicht die volle Flexibilität der erneuerbaren Energien und ermöglicht es sogar, Prosumenten für die Teilnahme an Flexibilitätsdiensten finanziell zu entschädigen.

Da sie so viele finanzielle und ökologische Vorteile bieten, werden bereits jetzt in immer größerem Umfang DERs in Wohngebäuden installiert. Zusammengenommen bietet ihre Flexibilität ein enormes Potenzial, das jedoch noch weitgehend ungenutzt ist. Um unsere Abhängigkeit von Großkraftwerken zu verringern und haushaltsnahe Flexibilitäten zu nutzen, kann deren Flexibilität gebündelt und als disponierbare Einheit genutzt werden, so dass Anlagen, die an ein EMS angeschlossen sind, zur Erbringung von Hilfsdiensten eingesetzt werden können. Da DERs in Privathaushalten ihren Verbrauch und (bei Verwendung von Batterien) ihre Produktionsmuster sehr schnell ändern können, eignen sie sich besonders gut für das schnellste Regelenergie-Produkt: Die Primärregelung oder Primärreserve die für die Aufrechterhaltung der Stabilität des Stromsystems verantwortlich ist, indem sie schnell (innerhalb von 30 Sekunden) auf das Ungleichgewicht zwischen Stromangebot und -nachfrage reagiert.

Die Integration von Signalen der VNB ist ein wesentlicher Faktor für die Gewährleistung der Netzstabilität, da sie ein „netzschonendes” Verhalten der Energieanlagen sicherstellt. Ein sehr relevanter Anwendungsfall in Deutschland ist Paragraph 14a des Energiewirtschaftsgesetzes, der festlegt, dass Netzbetreiber den Verbrauch von steuerbaren Energie verbrauchenden Geräten in Notsituationen auf ein Minimum von 4,2 Kilowatt drosseln können. Während dies bei einigen Akteuren Panik ausgelöst hat, können die Endverbraucher:innen mit Hilfe eines fortschrittlichen EMS tatsächlich davon profitieren, indem sie ihre Netzgebühren senken, ohne dass der Nutzerkomfort stark beeinträchtigt wird. Eine mobile App kann die Nutzer:innen darüber informieren, wann die Anlagen gedimmt werden, um die Transparenz zu erhöhen und die Unannehmlichkeiten zu minimieren.

Schnapp' dir eine Gabel und iss!

Das Value Stacking von haushaltsnahen Flexibilitäten ist keine Patentlösung (oder, in dieser Analogie, ein „Eine-Trifle-die-jedem-schmeckt“). Der mehrschichtige Ansatz erschließt das gesamte Potenzial der haushaltsnahen Flexiblitäten, um gleichzeitig die Bedürfnisse von Netzbetreibern, Energieversorgern, Prosumern und allen Akteuren dazwischen zu erfüllen. Zwar kann jede Ebene für sich allein optimiert werden, doch erst das Value Stacking führt zu einem größeren Mehrwert.

Durch das Value Stacking der haushaltsnahen Flexibilitäten können Unternehmen eine maßgeschneiderte Lösung erstellen, die das gesamte Potenzial der an ein EMS angeschlossenen kleinen Anlagen nutzt.

Lukas Exel, Produktmanager für Flexibility Services bei gridX, erklärt: „Durch das Value Stacking der haushaltsnahen Flexibilitäten können Unternehmen eine maßgeschneiderte Lösung erstellen, die das gesamte Potenzial der an ein EMS angeschlossenen kleinen Anlagen nutzt. Dies wiederum ermöglicht die Optimierung des Energieflusses sowohl auf lokaler als auch auf Systemebene.“

Es ist zwar wichtig zu beachten, dass Prioritäten gesetzt werden müssen und nicht alle Ziele auf einmal erreicht werden können (d. h. die Priorität der Netzstabilität kann die Optimierung der Autarkie minimal beeinträchtigen), aber diese Präferenzen können leicht festgelegt und mit Hilfe eines fortschrittlichen EMS automatisch verschoben werden. Genauso funktioniert nicht jede Geschmackskombination für jeden Gaumen - aber erst die Möglichkeit, das gewünschte Endergebnis in Abhängigkeit von bestimmten Parametern auszuwählen und zu verändern, schafft einen echten Mehrwert.

Lass' uns also in die Schichten des Value Stackings eintauchen und die süßen Belohnung genießen.