Was ist ein Smart Grid?

Verfasst von am 09.01.2019 - 5 min

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Was wäre, wenn die Stromnetze intelligent würden? Das Smart Grid nutzt die Informationstechnologien, um ständig die Funktionsparameter des Stromnetzes zu optimieren und es den Verbrauchern zu ermöglichen, dabei zum Akteur zu werden. Damit werden Umwelt-, soziale und wirtschaftliche Probleme zugleich angegangen.

Wie kann man die Stromerzeugung an den tatsächlichen Bedarf der Verbraucher anpassen? Das ist eines der Ziele von Smart Grids – dem Konzept eines „intelligenten Stromnetzes“. Dabei wird von dem Grundsatz ausgegangen, dass man die Produktion und Verteilung einer Ressource optimieren kann, indem die Art des Verbrauchs genau gemessen wird.

Smart Grid: das Prinzip

Hände Glühbirne Gehirn

Strom ist definitionsgemäß schwer in großen Mengen zu speichern. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Angebot und Nachfrage muss daher ständig und möglichst in Echtzeit gewährleistet sein. Reicht die Erzeugung nicht aus, wird ein Teil des Netzes nicht mehr gespeist, im umgekehrten Fall aber geht die zu viel erzeugte Energie weitgehend verloren.

Das Smart Grid ist die technologische Antwort auf dieses Problem. Es nutzt eine breite Palette an Kommunikationsmitteln, mit denen so gut wie möglich Angebot und Nachfrage aneinander angeglichen werden. Dazu verfügt das Stromnetz über Sensoren, die in Echtzeit die Kommunikation messen und beobachten. Außerdem werden komplexe computerisierte Algorithmen eingesetzt, die die Daten in ausreichendem Maß analysieren können, um Schwankungen vorauszusagen und Störungen zu verhindern, die die Verteilung beeinträchtigen könnten.

Die Zeiten, in denen man das Stromnetz als eine Transportinfrastruktur in Form einer Einbahnstraße betrachten konnte, sind also vorbei: Künftig ist jedes Glied der Kette am Austarieren beteiligt, indem es Informationen zu seinem Zustand und seinem Verbrauch an den Energieproduzenten sendet.

Ein Werkzeug im Dienst der Energiewende

Haushaltkontroll-Tablette

Das Smart Grid erweist sich als wertvolles Werkzeug für den Energieproduzenten. Dank seiner Intelligenz optimiert es die Netzsteuerung, beschränkt Verluste und bereitet sich auf Verbrauchsspitzen vor – aber nicht nur das.

 
Das Smart Grid erweist sich als wertvolles Werkzeug für den Energieproduzenten. Dank seiner Intelligenz optimiert es die Netzsteuerung, beschränkt Verluste und bereitet sich auf Verbrauchsspitzen vor.

Kommt der Strom aus nur einem Kraftwerk, ist es ziemlich leicht, die Produktionsmenge je nach Nachfrage zu steigern oder zu senken. Dieser Prozess wird jedoch deutlich komplexer, wenn Energiequellen berücksichtigt werden müssen, deren schwankender Charakter zu Instabilitäten im Netz führt. „Intelligent“ bedeutet hier eine maximale Integration erneuerbarer Energiequellen. Damit wird die Erzeugung kohlenstoffarmen Stroms entsprechend den Bestrebungen der Energiewende gefördert.

Das Aufkommen von Smart Grids eröffnet auch Perspektiven für die Endverbraucher, die künftig täglich ihren Stromverbrauch über ihren intelligenten Zähler genau ablesen können. Anstatt sich mit einem Gesamtüberblick zufriedengeben zu müssen, greifen sie so auf genaue Angaben zu. So können sie ihre Energieausgaben optimieren, indem sie ihre Heizung genau programmieren oder das Laden der Elektroauto-Batterie außerhalb von Energiespitzenzeiten einplanen. Damit senken sie ihre Rechnung und tragen zur Netzstabilität bei, indem die Stromverbrauchskurve ausgeglichener wird.

Schaffung eines echten Ökosystems

Mit Sonnenkollektoren ausgestattete Häuser

Warum sich auf einen reinen Informationsaustausch beschränken? Wörtlich genommen ruft uns der Ausdruck Smart Grid (auf Deutsch: intelligentes Netz) dazu auf, aus dem linearen Modell Produktion/Verteilung/Verbrauch auszusteigen und zu einer Mentalität einer echten Vernetzung zu gelangen. Dabei geht es nicht mehr um einen einfachen Informationsaustausch: Der Verbraucher wird jetzt zum Akteur im Netz.

Das ist bereits gängige Praxis: Auf individueller Ebene produzieren viele Privatpersonen, deren Haus mit Sonnenkollektoren ausgestattet ist, heute Strom, den sie direkt verbrauchen oder an ihren offiziellen Stromlieferanten verkaufen. Auf kollektiver Ebene führt das Smart Grid zu nachhaltigen Gebäuden, deren Stromverbrauch und CO2-Bilanz für alle Bewohner optimiert sind.

Gelegentlich wird das Smart Grid auch in einem ganzen Viertel, einer Gemeinde oder einer Gemeinschaft umgesetzt und dient als ein Pfeiler bei Projekten der Art „intelligente Stadt“ oder „Smart City. Das ist zum Beispiel in Utrecht in den Niederlanden der Fall. Dort werden die Elektroautos aus dem Carsharing-Dienst mithilfe von Sonnenkollektoren aufgeladen, die auf den Dächern der Nachbargebäude installiert sind. Das Smart Grid ermöglicht es auch, einen innovativen Service, der mit kohlenstoffarmer Energie erfolgt, anzubieten. Das setzt jedoch die enge Zusammenarbeit von Akteuren aus sehr unterschiedlichen Bereichen voraus: öffentliche Behörden, Stromlieferanten, spezialisierte Start-ups usw.

Elektromobilität im Dienst von Smart Grid

Mit der Speicherfähigkeit seiner Batterie und immer vernetzteren Funktionen ist das Elektroauto geradezu ein Sinnbild für die Vorteile des Smart Grid, mit dem es jetzt interagieren kann. Der Informationsaustausch ist dabei eine erste Ebene, aber weitere Technologien ermöglichen es, dem Auto eine aktive Rolle im Netz zu verleihen.

 
Mit der Speicherfähigkeit seiner Batterie und immer vernetzteren Funktionen ist das Elektroauto geradezu ein Sinnbild für die Vorteile des Smart Grid, mit dem es jetzt interagieren kann.

Mit Smart Charging etwa kann das Laden des Autos auf Knopfdruck ausgelöst werden – entsprechend den Vorgaben, mit denen lokale oder erneuerbare Energien gefördert werden sollen. Ebenso kann der Anbieter zeitweilig den Ladevorgang unterbrechen, um eine Verbrauchsspitze abzufangen und so das Verteilungsnetz zu entlasten. So lassen sich Kosten für den Endverbraucher begrenzen.

Vehicle to Grid (V2G) wiederum steht für eine aktivere Beteiligung, da das Auto hier einen Teil des Stroms aus seiner Batterie in das Verteilungsnetz einspeisen kann. Die Speicherkapazität des Elektroautos wird so zu einer Art Reserve, aus der bei punktuellem Bedarf geschöpft werden kann: Das Laden wird bidirektional.

Elektroauto-Batterien finden auch in Projekten der stationären Speicherung, insbesondere in Form der Zweitnutzung ihren Platz. Diese Anlagen können Ökostrom sofort am Ort der Erzeugung speichern, um ihn den Verbrauchern zur Verfügung zu stellen, wenn sie ihn am meisten brauchen. Eine weitere Möglichkeit, um die Erzeugung kohlenstoffarmen Stroms aus intermittierenden erneuerbaren Energien wie Sonne und Windkraft zu fördern.

 

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