Neue Rahmenbedingungen und technische Entwicklungen stellen die Energiewirtschaft in Zukunft vor große Herausforderungen. Das Ziel einer klimaschonenden Energieversorgung unter Verzicht auf Kernenergie bietet ein großes Potenzial für eine dezentrale verbrauchsnahe Erzeugung von Strom und Wärme. Der koordinierte Betrieb mehrer dezentraler Energieumwandlungsanlagen und Energiespeicher in einem Virtuellen Kraftwerk eröffnet dem Betreiber vielfältige Optimierungsmöglichkeiten zur Erzielung einer hohen Wirtschaftlichkeit. Zur Realisierung dieses Optimierungspotenzials in der Praxis wird ein Modell zur Betriebsoptimierung eines Virtuellen Kraftwerks im Kurz- und Kürzestfristbereich unter Berücksichtigung der technischen Randbedingungen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen eines liberalisierten Energiemarktes entwickelt. Wegen der am Vortag auf der Grundlage unsicherer Prognosen zu treffenden Entscheidungen wird die Anwendung eines stochastischen Optimierungsverfahrens vorgestellt. Der hierbei gegenüber einem herkömmlichen deterministischen Optimierungsverfahren erzielbare Mehrwert wird anhand einer Beispielkonfiguration evaluiert und analysiert.