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Ein virtuelles Kraftwerk kann sowohl für den Käufer als auch den Verkäufer ein wertvolles Instrument sein, um das eigene Portfolio optimal zu bewirtschaften. Der Verkäufer kann die nicht selbst benötigte Freiheit des Kraftwerkseinsatzes in den Markt geben und dafür eine Prämie einfordern, was den Gesamtwert seines Kraftwerks stabilisiert und allenfalls erhöht. Ein Käufer, der selber nicht über das benötigte Mass an Flexibilität verfügt, kann sie auf diesem Wege erwerben.

Vieles in unserer Alltagswelt ist durch die Digitalisierung und Vernetzung zur sogenannten virtuellen Realität geworden. Virtuell heisst so viel wie „dem Schein nach“. Aber wie soll das bei der Stromproduktion gehen? Ein Kraftwerk muss einen physikalischen Strom von Elektronen produzieren und über das Stromnetz an einen Verbraucher abgeben. Tatsächlich aber gibt es virtuelle Kraftwerke, auch virtuelle Kraftwerksscheiben oder auf Englisch Virtual Power Plants (VPP) genannt. Diese wollen wir hier genauer erklären.

Wie funktioniert ein virtuelles Kraftwerk?

Bei einem VPP handelt es sich um einen Bezugsvertrag für Stromlieferungen, der auf Basis der Eigenschaften des zugrundeliegenden Kraftwerks bestimmt wird. Es handelt sich somit nicht um eine reale Kraftwerksbeteiligung, mit der sich ein Eigentümer an den wirtschaftlichen Risiken des Kraftwerksbaus und -betriebs beteiligt. Es ist lediglich ein vertraglich vereinbartes Bezugsrecht, das dem Erwerber eine gesicherte, aber zeitlich wie auch sachlich begrenzte Stromlieferung zusichert. In der Praxis bieten manche Stromproduzenten, die über einen umfangreichen Park von Grosskraftwerken verfügen, solche virtuellen Kraftwerke an. Der Käufer hat im Rahmen der vertraglich vereinbarten Rahmenbedingungen wie z.B. Maximalleistung, Minimal- und Maximalmenge, Anzahl Starts etc. die Freiheit, sein VPP ganz nach seinen Bedürfnissen einzusetzen. Zweck eines solchen VPP ist aus Sicht des Verkäufers, überschüssige Kapazität oder nicht genutzte Kraftwerksflexibilität zu verkaufen und dafür eine Prämie zu erhalten. Der Verkauf kann aber auch zum Zwecke des Hedgings erfolgen – also zur Absicherung gegen Risiken aus Wertschwankungen. Aus Sicht des Käufers dient ein VPP entweder dem Erwerb von benötigter Flexibilität, zum Beispiel für eine Lieferverpflichtung, oder ebenfalls zum Hedging. Wie der dargestellte Zweck bereits impliziert, werden Kraftwerke als VPP angeboten, welche bereits konstruktionsbedingt ein gewisses Mass an Flexibilität bezüglich der Betriebsweise besitzen, was insbesondere für Speicher- und Pumpspeicheranlagen zutrifft.

Die Produktgestaltung kann flexibel und sehr komplex sein. So zum Beispiel wenn der Käufer nebst einem Teil der Turbine auch noch eine Scheibe von einer Pumpe „abschneiden“ kann. Er erhält dann zur maximalen Turbinen- und Pumpleistung in MW typischerweise auch einen minimalen und maximalen Füllstand des Speichers in MWh. Während der Vertragslaufzeit darf er damit wiederum den vertraglichen Einschränkungen entsprechend beliebig Wasser aus dem Speicher beziehen und wieder zurückpumpen, evtl. ergänzt mit zusätzlichen Randbedingungen, die er einhalten muss.

Das Pricing – was kostet ein virtuelles Kraftwerk?

Dem Pricing eines VPPs kommt eine besondere Bedeutung zu, weil es in der Regel eine Vielzahl von Wahl- und Handlungsmöglichkeiten, aber auch technische Restriktionen bezüglich des tatsächlichen Kraftwerkseinsatzes gibt. Dabei hat der Käufer eines VPPs das Recht, aber nicht die Pflicht, bestimmte Einsatzweisen des VPPs vorzunehmen. Vernünftigerweise wird sich der Käufer so verhalten, dass er immer einen möglichst hohen Ertrag aus dem gewählten Kraftwerksfahrplan erwirtschaften kann. Insbesondere muss er dafür auf die Marktpreise achten und entscheiden, ob er mit der Anlage produzieren soll oder nicht.

Das Pricing erfolgt dabei üblicherweise in zwei Schritten. Der erste Schritt besteht darin, Preisszenarien zu simulieren. Dafür werden Monte Carlo-Simulationsverfahren eingesetzt, die stündlich aufgelöste Preisreihen generieren, welche saisonale Strukturen, Wochenmuster, Tagesprofile etc. abbilden müssen. Im zweiten Schritt muss nun auf der Grundlage der kraftwerksspezifischen Parameter sowie den im ersten Schritt erstellten Preisszenarien ein optimaler stündlicher Fahrplan für den Kraftwerkseinsatz berechnet werden. Gesucht wird ein Einsatzplan, der unter den gegebenen Rahmenbedingungen und Marktszenarien einen möglichst hohen Ertrag generiert. Es ist also ein Optimierungsproblem mit mehreren Dimensionen zu lösen. Die hierfür eingesetzte Methodik wird als stochastische dynamische Programmierung bezeichnet.

Was sind die Erfahrungen aus der Praxis?

Ein virtuelles Kraftwerk schafft die Möglichkeit, flexible Kraftwerksleitung und deren Risiken handelbar zu machen. Ob ein Deal zustande kommt hängt hauptsächlich davon ab, wie viel dies den Vertragspartnern Wert ist. Weil heutzutage die meisten Akteure am Markt mit ausgeklügelten Verfahren ihre Angebots- wie auch Nachfragepreise berechnen, sind Fehlbewertungen selten: Käufer überzahlen nicht und Verkäufer verkaufen nicht unter fairem Wert. Ein Geschäftsabschluss kommt somit nur dann zustande, wenn der Wert der Flexibilität oder des Risikotransfers für den Käufer bzw. den Verkäufer besonders hoch ist, d.h. wenn das virtuelle Kraftwerk besonders gut in die Portfoliostruktur passt oder die Vertragsparteien unterschiedliche Einschätzungen der Volatilität der Strompreise haben.

Turbine und Generator im Kraftwerk Oberhasli könnten auch als virtuelles Kraftwerk im Einsatz sein.
Reto Christoffel-Totzke

Reto Christoffel-Totzke

Analyst Trading & Origination Er ist verantwortlich für die quantitative wie auch qualitative Analyse der wichtigsten Strom- und Commoditymärkte sowie die statistische Datenanalyse und Modellierung von Spot- und Terminmärkten.