Virtuelles Kraftwerk – eine sektorenübergreifende Energiemanagementlösung

Die Energieversorgung stellt Kommunen deutschlandweit vor große Herausforderungen. Insbesondere ländliche Regionen müssen zukunftsfähige, klimaschonende Lösungen entwickeln, um sich von äußeren Einflussfaktoren unabhängiger zu machen. Die Gemeinde Fuchstal nutzt ihre vorhandenen Gemeindeflächen zum Aufbau leistungsfähiger regenerativer Energiequellen und setzt diese mittels rechtskräftiger Bebauungspläne um.

Als konkrete Maßnahme für ein zukunftsweisendes Energiemanagement hat Fuchstal ein virtuelles Kraftwerk entwickelt und umgesetzt: Seit 2025 können mithilfe einer eigens entwickelten Open-Source-Software regenerative Energiequellen – Photovoltaik, Wasserkraftwerk, bürgerbeteiligte Windparks, Biogasanlage und Fernwärmenetz – intelligent miteinander verknüpft werden. Dies bedeutet, dass sich mehrere einzelne Anlagen gemeinsam und damit effizienzsteigernd steuern lassen. Die gesamte Steuerung erfolgt über ein zentrales Dashboard, das in Zukunft in eine Datenplattform und den digitalen Zwilling der Smart Region AUF integriert werden soll. Die intelligente Software optimiert die Nutzung verschiedener Energiequellen, indem sie überschüssigen Strom aus Wind- und Sonnenenergie entweder in einen Batteriespeicher lädt oder zur Erwärmung von Wasser nutzt, das wiederum als Speichermedium dient. Die auf diese Weise gespeicherte Energie wird bedarfsgerecht in das Netz eingespeist. Das sektorenübergreifende Energiemanagement macht die Versorgung flexibler und wirtschaftlicher. Der direkte Vertrieb von Wärme und Strom steigert die lokale Wertschöpfung. Somit schafft Fuchstal die Voraussetzungen, um Anlagen wie den Solarpark oder die Windräder, an denen auch die Bürgerschaft beteiligt ist, nachhaltig und unabhängig von Förderungen zu betreiben.

Insgesamt ist die Zielsetzung des Projekts klar: eine intelligente, digitale Infrastruktur, die die Energieerzeugung und -nutzung optimiert. Damit leistet die Maßnahme einen hohen Beitrag zur Energiewende und zum Klimaschutz. Als weitgehend autarke, gemeindeeigene und klimafreundliche Maßnahme dient sie als Vorbild für andere Kommunen. Eine Ausweitung des virtuellen Kraftwerks auf die Nachbargemeinde Apfeldorf ist bereits im Gespräch.

Gemeinde Fuchstal

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Erfolgsfaktoren zur Zielerreichung

Politischer Umsetzungswille

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Umsetzung des virtuellen Kraftwerks in Fuchstal war das persönliche Engagement des Bürgermeisters. Sein vertrauensbildender Einsatz bei allen beteiligten Akteuren und der Bürgerschaft hat die Realisierung wesentlich vorangetrieben. Dies wirkt nun auch motivierend auf die Nachbargemeinde Apfeldorf und ihren Bürgermeister, die über eine Erweiterung der Maßnahme nachdenken. Damit wird das Engagement der Projektverantwortlichen zum Schlüssel des Erfolgs.

Anknüpfungspunkt zum Vorgängerprojekt

Entscheidende Voraussetzung für die Implementierung des virtuellen Kraftwerks war das vorausgegangene Pilotprojekt „Energiezukunft Fuchstal“. Mit diesem Projekt konnte Fuchstal die Grundlagen für ein sektorenübergreifendes Energiemanagement schaffen, auf dem das virtuelle Kraftwerk mit der erforderlichen IT-Technik sowie einer intelligenten, bedarfsgerechten Steuerung der Anlagen ergänzend aufbaut. Dadurch konnte die Anschlusskapazität des Wärmenetzes erheblich gesteigert werden – von 150 auf 400 Verbraucher.

Erfolgsfaktoren zur Übertragbarkeit

Open-Source-Software und Dokumentation

Fuchstal stellt die entwickelte Open-Source-Software frei zur Verfügung. Damit ist die Lösung auch für andere Kommunen anwendbar, sofern vergleichbare technische und infrastrukturelle Voraussetzungen bestehen. Alternativ lässt sich die Software an spezielle Rahmenbedingungen anpassen. Eine ausführliche Dokumentation der Maßnahme ermöglicht zudem einen Einstiegspunkt und fördert den Wissensaustausch.

Leistung der Erzeugungsanlagen

Die Fähigkeit, die Stromerzeugung je nach Stromüberangebot oder -knappheit zu regeln, setzt eine Leistung der Stromerzeugungsanlage von mindestens einem Megawatt voraus. Diese Gesamtleistung kann auch durch den Zusammenschluss mehrerer Anlagen erzielt werden, wie im virtuellen Kraftwerk Fuchstal, das insgesamt mehr als 50 Megawatt aufbringen kann.

Technische und konzeptionelle Skalierbarkeit

Das Grundkonzept der Maßnahme ist skalierbar, sowohl in vergleichbare kommunale Strukturen als auch im Rahmen größerer Förderprogramme, wie dem EU-Interreg-Danube-Förderprojekt. Die übertragbare Lösung bietet für andere Regionen, nicht nur betriebswirtschaftlich, sondern auch technisch und strategisch eine sinnvoll Perspektive.

Erfahrungsaustausch mit dem Projektteam

Das Interesse und die Sichtbarkeit an dem Projekt wachsen. Denn mit der Maßnahme zeigt die Smart Region AUF, dass auch kleinere, ländliche Kommunen ihre Energieversorgung unabhängiger aufstellen und dabei einen Beitrag zur Energiewende leisten können. Das Projektkonsortium der Smart Region AUF steht für den Erfahrungsaustausch bereit: Führungen vor Ort sowie begleitende Beratung durch das Projektteam ermöglichen eine praxisnahe Unterstützung bei der Implementierung vergleichbarer Maßnahmen.

Erfolgsfaktoren zur Verstetigung

Vermarktung von Strom und Wärme

Fuchstal hat mit dem Aufbau und Betrieb des virtuellen Kraftwerks die Grundlage für die Vermarktung von Strom und Wärme gelegt. Die Möglichkeit die Anlagen auch nach Auslaufen der EEG-Förderung weiter zu vermarkten und neue Vermarktungsquellen zu erschließen, schafft ein wirtschaftlich tragfähiges Geschäftsmodell, das den Fortbestand und Weiterbetrieb der Maßnahme sichert.

Potenzielle Einbindung privater Anlagen

Während die Integration von Bürgerwindparks in das virtuelle Kraftwerk sowohl die Akzeptanz der Maßnahme in der Bevölkerung als auch das technische und wirtschaftliche Fundament der Maßnahme stärkt, sind die Anlagen privater Haushalte derzeit nicht eingebunden. Die künftige Einbindung privater Photovoltaikanlagen aus lokalen Haushalten in das virtuelle Kraftwerk – bereits technisch vorbereitet, allerdings aufgrund aktueller Gesetzgebung noch nicht zulässig – kann einen wesentlichen Beitrag für eine nachhaltige Verstetigung und die autarke Energieversorgung liefern.

Kommunale Partnerschaften

Langfristig sichert das durch die Smart Region AUF aufgebaute Netzwerk von Akteuren, die sich um den weiteren Betrieb und die Vermarktung der erzeugten Energie kümmern, den nachhaltigen Betrieb und die Weiterführung der Maßnahme auch über die Projektlaufzeit hinaus.

Fuchstal Umsetzungsstruktur des virtuellen Kraftwerks — Urban Catalyst

Weitere Informationen

Ausgangsbedingungen und Ziele

Lokale Herausforderungen

Die bayerische Gemeinde Fuchstal stellt sich gemeinsam mit den Nachbargemeinden Apfeldorf und Unterdießen als interkommunaler Zusammenschluss „Smart Region AUF“ (Apfeldorf, Unterdießen, Fuchstal) den spezifischen Herausforderungen des ländlichen Raums. Dazu zählt insbesondere die Umsetzung der Energie- und Wärmewende unter den Bedingungen kleinerer Gemeinden ohne eigene Stadtwerke, begrenzter planerischer Ressourcen und starker Abhängigkeit von ehrenamtlichem Engagement.

Trotz dieser strukturellen Ausgangslage haben die drei Kommunen bereits zentrale Weichen für eine lokale, regenerative Energieversorgung gestellt: Bürgerbeteiligte Windparks, ein stetig wachsendes Nahwärmenetz sowie der Solarpark in Apfeldorf bilden zusammen mit der Initiative „Energiezukunft Fuchstal“ die Grundlage für ein zukunftsfähiges, lokales Energiesystem. Ein wesentliches Merkmal ist dabei das hohe zivilgesellschaftliche Engagement – so wurde etwa der zweite Windpark in Fuchstal, trotz anfänglicher Skepsis, überzeichnet.

Die Region steht damit exemplarisch für ländliche Räume, in denen trotz fehlender übergeordneter Strukturen (wie kommunale Energieversorger) durch interkommunale Kooperation und gemeinsames Engagement ein innovativer Pfad eingeschlagen wird. Die Idee eines virtuellen Kraftwerks soll künftig Synergien zwischen Wind-, Solar- und Wärmeerzeugung sowie Speichertechnologien nutzbar machen – insbesondere im Hinblick auf die schrittweise auslaufende EEG-Förderung.

Mit dieser Strategie reagiert die Region nicht nur auf die Erfordernisse der Energiewende, sondern adressiert auch die grundlegende Herausforderung ländlicher Kommunen, eine verlässliche und resiliente Energieinfrastruktur zur Sicherung der Daseinsvorsorge eigenverantwortlich aufzubauen und zu erhalten.

Planungsziele

Übergeordnetes Ziel des virtuellen Kraftwerks ist es, aufzuzeigen wie die Energiewende auch im ländlichen Raum kostengünstig durch Verknüpfung von Energieerzeugung und -speicherung umgesetzt werden kann. Das Projektziel der Maßnahme umfasst eine nachhaltige Umsetzung der kommunalen Energie- und Wärmewende mittels Einsatzes digitaler Technologien. Dafür werden verschiedene Energieerzeugungsanlagen so miteinander verknüpft, dass sie maximal effizient aufeinander abgestimmt sind und somit die Erzeugung und den Verbrauch optimieren. Es geht auch darum, Nutzer- und Erzeugerverhalten mit Hilfe der Digitalisierung zu analysieren, zu optimieren und somit letztlich eine Effizienzsteigerung zu ermöglichen.

Damit zahlt die Maßnahme auf die bereits im überörtlichen, integrierten städtebaulichen Entwicklungskonzept „Dorfmitte mit Zukunft“ festgesetzten Ziele ein: die Energiewende anzustoßen und eine umweltgerechte Dorfentwicklung zu stärken. Zudem wird in der gemeinsamen Smart-City-Strategie im Handlungsfeld „Smarte Daseinsvorsorge“ das virtuelle Kraftwerk als eine konkrete Maßnahme aufgeführt, die auf das bestehende Projekt „Energiewende Fuchstal“ aufbauen soll.

Zukünftig sind eine Verknüpfung und Integration der Maßnahme in den „urbanen Datenraum AUF“ als gemeinsame Datenplattform sowie in den bereits bestehenden digitalen Zwilling der Kommune oder in das Bürgermeister-Dashboard geplant, um die Energiedaten aus dem virtuellen Kraftwerk transparent zu machen.

Ansatz zur Wirkungsmessung

Um die Wirkung des virtuellen Kraftwerkes zu messen beziehungsweise zu überprüfen, geht es zunächst grundsätzlich um die Frage, ob das virtuelle Kraftwerk funktioniert. Hierbei ist der entscheidende Indikator, dass die erfassten Daten für eine erfolgreiche Vermarktung der erzeugten Energie genutzt werden können. Diesen Nachweis konnte Fuchstal erbringen.

Ein Indikator, der darüber hinaus den wirtschaftlichen Erfolg der Maßnahme betrachtet, wird künftig relevant: Hier lässt sich messen, inwiefern die Kommune mit dem virtuellen Kraftwerk über zusätzliche Einnahmen und Effizienzgewinne langfristig den wirtschaftlichen Betrieb sicherstellen kann. Dazu ist eine Wirtschaftlichkeitsstudie in Planung.

Auf der qualitativen Ebene lässt sich die Wirkung anhand der Zufriedenheit der Bürgerinnen und Bürger mit der Maßnahme sowie der Akzeptanz und des gemeinsamen Verständnisses für die Energiewende betrachten. Dafür sind das Interesse und die Teilhabe über die bürgerbeteiligten Windparks, über diese die Bürgerinnen und Bürger auch finanziell in die Maßnahme eingebunden sind, ein wichtiger Indikator.

Entwicklung und Umsetzung

Prozessschritte

Anlagenkonzeption
Finanzierungskonzept und wirtschaftliche Betrachtung
Ausschreibung der Prozesstechnik und Software
Beauftragung von Dienstleistern
Erzeugung und Verknüpfung von Daten
Weitergabe der Daten
Monitoring

Governance

Die Gemeinden Fuchstal, Unterdießen und Apfeldorf kooperieren und arbeiten interkommunal zusammen als Smart Region AUF. Dabei übernimmt die Gemeinde Fuchstal die federführende Projektkoordination. In die erfolgreiche Umsetzung des virtuellen Kraftwerks waren sowohl die Kommune als auch externe Dienstleister und die Bürgerinnen und Bürger eingebunden. Insbesondere Fuchstals Bürgermeister hat das Vorhaben aktiv unterstützt und vorangebracht, indem er für Vertrauen und Verständnis warb sowie die verschiedenen Akteure zusammenbrachte.

Im Rahmen des Projekts beauftragte Fuchstal verschiedene externe Partner und Dienstleister für die technische Planung und Umsetzung: Die Anlagenkonzeption übernahm das Ingenieurbüro IB Sing. Für die Expertise im Bereich für Heiz- und Speichersysteme wurde die Firma Hans van Bebber beauftragt. Zudem waren Technologieanbieter, die F.EE GmbH und Enaco GmbH, an der Umsetzung der Maßnahme beteiligt, bei der auch ein weiterer Dienstleister für die Programmierung der anlagenspezifischen Software verantwortlich war.

Diese Zusammenarbeit ermöglichte die erfolgreiche Umsetzung des virtuellen Kraftwerks. Zudem sichert das durch die Smart Region AUF aufgebaute Netzwerk von Akteuren, die sich um den weiteren Betrieb und die Vermarktung der erzeugten Energie kümmern, den langfristigen und nachhaltigen Betrieb.

Kosten bei Beschaffung

	Personalkosten / alternativ Personentage	Sachkosten	Investive Kosten
Anschaffung	35.000 €	400.000 €	430.000 €
Anschaffung 2026 (geplant)		500.000 €
Betrieb	17.000 €

Partizipation und Kommunikation

Für die Implementierung der Maßnahme organisierte Fuchstal verschiedene Beteiligungsverfahren, um Transparenz zu schaffen und das Vertrauen der Bürgerinnen und Bürger zu stärken. Bereits im Vorfeld fanden Bürgerwerkstätten, Informationsveranstaltungen, Befragungen sowie Führungen statt, um die Bevölkerung über das Vorhaben zu informieren und mitzunehmen.

Da zentrale technische und planerische Entscheidungen ein hohes Maß an fachlicher Expertise erfordern, lag der Schwerpunkt der Beteiligung bewusst auf Transparenz, Aufklärung und der Möglichkeit zur finanziellen Teilhabe. Dadurch ließen sich eine sachorientierte Entscheidungsfindung mit einer breiten öffentlichen Unterstützung verknüpfen.

Interessierte Bürgerinnen und Bürger konnten sich an den Anlagen beteiligen, was zu einer breiten Akzeptanz führte – der zweite Windpark war sogar überzeichnet. Dies verdeutlicht die hohe Nachfrage und Zufriedenheit der Bevölkerung mit dem Thema Energie und explizit mit dem Projekt. Besonders hervorzuheben ist der starke Umsetzungswille sowie das Engagement des Bürgermeisters, der maßgeblich zur Vertrauensbildung und zur erfolgreichen Umsetzung beigetragen hat. Zukünftig sollen digitale Formate wie Erklärvideos und ein virtueller Rundgang die Informationsangebote ergänzen.

Technische Infrastruktur

Im Rahmen des Projekts ließ Fuchstal ein umfangreiches Steuerungssystem der einzelnen Erzeugungs- und Verbraucheranlagen programmieren. Zudem wurde die nötige elektro- und kommunikationstechnische Infrastruktur aufgebaut, um ein Zusammenspiel der Einzelanlagen zu gewährleisten. Die anlagenspezifische Software erfüllt die Open-Source-Auflage.

Die gesamte Steuerung erfolgt über ein zentrales Dashboard, das künftig in den „urbanen Datenraum AUF“ integriert werden kann. Fuchstal plant die Aufbereitung der Daten, Systeme und Prozesse des virtuellen Kraftwerks anhand der Smart District Data Infrastructure (SDDI) konform, um die Verknüpfung zu anderen digitalen Anwendungen oder die Integration in andere digitale Infrastrukturen einer Smart City zu gewährleisten. So ist eine Datenvisualisierung geplant, indem die Daten des virtuellen Kraftwerks in den bestehenden digitalen Zwilling eingebunden werden.

Datengrundlagen

Die überführten Daten aus dem Projekt „Energiezukunft Fuchstal“ waren die Grundlage, um die Realisierung der Sektorenkopplung durchzuführen. Die Bestandsdaten zu Energieanlagen liefern Informationen wie den georeferenzierten Standort, Leistungsdaten, Betriebsstatus und Nutzungsart zu energiebezogenen Anlagen wie Windkraft-, Solar- und Biogasanlagen.

Neu zu erhebende Daten sind insbesondere Energiemarktdaten, die künftig von externen Dienstleistern erhoben werden sollen. Zudem werden Daten darüber benötigt, wie viel Strom erzeugt und welche Umsätze damit erzielt werden.

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