Intelligentes Stromnetz
Die Stromerzeugung, die durch erneuerbare Energien wie Windkraft und Photovoltaik erfolgt, unterliegt einer gewissen Volatilität. Das heißt, dass die Menge des produzierten Stroms von den Witterungsbedingungen und den Gegebenheiten der Standorte und Jahreszeiten abhängt. Das intelligente Stromnetz ist der Versuch, Erzeugung und Nachfrage bedarfs- und verbrauchsorientiert miteinander zu verknüpfen. Im Folgenden geben wir einen Einblick in die Vorteile des Smart Grids und die Frage, wie im Smart Grid Strom produziert und verteilt wird.
Intelligentes Stromnetz - Smart Grid:
Was versteht man unter
intelligenten Stromnetzen?
Der Begriff "intelligentes Stromnetz" bzw. Smart Grid bezeichnet die kommunikative Vernetzung der einzelnen Akteure des Energiesystems. Grundsätzlich geht es beim intelligenten Stromnetz darum, alle an das Stromnetz angeschlossenen Geräte in ein einziges System aufzunehmen - von Erzeugung und Transport bis hin zur Speicherung und Verteilung sowie dem Verbrauch des Stroms.
Die Vorteile eines intelligenten Stromnetzes: Es steht ein integriertes Daten- und Energienetz für eine intelligente Stromversorgung zur Verfügung. Statt herkömmlicher Stromzähler gibt es im intelligenten Stromnetz intelligente Messsysteme, sogenannte Smart-Meter. Sie stellen wertvolle Hilfsmittel dar, die nicht nur den Stromverbrauch, sondern auch die Menge an eingespeistem Smart Grid-Strom messen. Mit ihrer Hilfe lassen sich Abrechnungen schnell und einfach erstellen. Außerdem dokumentieren sie Spannungsausfälle und stellen den Netzbetreibern des intelligenten Stromnetzes wichtige Informationen zur Verfügung, um Erzeugung, Netzbelastung und Verbrauch zeitgenau und größtenteils automatisiert aufeinander abstimmen zu können.[1]
Wozu brauche ich ein intelligentes Stromnetz?
Ein intelligentes Stromnetz umfasst smarte Messinstrumente, mit denen sich sogar Verbrauchs- und Speicheranlagen in Privathaushalten effektiv steuern lassen. Sie helfen dem Verbraucher, das eigene Verbrauchsverhalten zu beobachten und können damit dazu beitragen, die Stromkosten zu senken. Darüber hinaus bietet ein intelligentes Stromnetz die Möglichkeit, maßgeschneiderte, an den individuellen Bedarf angepasste Tarife umzusetzen. All diese Vorteile des intelligenten Stromnetzes können in Zukunft einen Beitrag dazu leisten, die Netze zu entlasten und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, indem sich der Bedarf an teurem Strom in Spitzenlastzeiten verringert.[1]
Wie funktioniert ein intelligentes Stromnetz?
Bei der Verknüpfung der einzelnen Teile des Energiesystems spielen moderne Informations- und Kommunikationstechnologien eine wichtige Rolle. Sie können helfen, die miteinander verbundenen Komponenten im intelligenten Stromnetz zu überwachen und zu verbessern.[1]
Doch welche Sensoren und Messtechnik brauchen intelligente Stromnetze, um zu funktionieren? Ein intelligentes Stromnetz setzt schließlich voraus, dass innerhalb des Netzes zahlreiche Parameter überwacht werden. Zu den zentralen Werten im intelligenten Stromnetz gehören Spannungen und Ströme, anhand derer die Stromversorger die Netzbelastung ablesen und diese besser stabil halten können. Dies wird insbesondere durch die vielen kleinen, dezentralen Stromerzeuger zunehmend erschwert. Daher sind im intelligenten Stromnetz Stromsensoren nötig, die auf dem Hall-Effekt oder dem magnetoresistiven Effekt basieren und beispielsweise die Lastflussdynamik erfassen.
Welche Sensoren im intelligenten Stromnetz eingesetzt werden, hängt auch von der Art der Stromversorgung ab. So setzt man in der Windkraft häufig auf Condition Monitoring, also die permanente Überwachung des Verhaltens der Windräder. Auf diese Weise können Materialermüdungen - beispielsweise in Form von Verformung oder Vibration - frühzeitig erkannt werden. Auch die Leistung von Photovoltaik-Anlagen wird meist permanent überwacht. Wird die erwartete Leistung nicht erreicht, wird Ursachenforschung betrieben und man versucht herauszufinden, ob das Wetter, ein schmutziges Photovoltaik-Modul oder eine defekte Hardware die Schuld trägt.
Auch in Biogasanlagen kommen Sensoren zum Einsatz. So dienen Gassensoren der Erfassung unterschiedlicher Gase, darüber hinaus gilt es aber auch, Druck, Temperatur, pH-Wert und einige andere Parameter zu kontrollieren. Nur wenn anhand dieser Daten die verschiedenen Werte aufeinander abgestimmt werden, kann die Anlage effizient arbeiten.[2]
Vorteile Smart Grid: Was sind die
Vorteile des intelligenten Stromnetzes?
Ein intelligentes Stromnetz zwischen Stromnetz, -erzeugung und -speicherung führt beispielsweise dazu, dass eine Überproduktion an Strom gespeichert werden kann, bis sie wieder benötigt wird. So kann außerdem ein zu diesem Zeitpunkt ohnehin stark belastetes Stromnetz entlastet werden. Wenn die Stromspeicher die gespeicherte Energie dann wieder abgeben, jagen sie die Last nicht auf einmal durch das Netz, sondern verteilen sie gleichmäßig über einen gewissen Zeitraum. Das birgt auch Vorteile für das Material, aus dem die Leitungen gemacht sind.
Die Vorteile des intelligenten Stromnetzes gelten auch für private, dezentrale Stromerzeuger. Diesen bringt das Smart Grid Vorteile in Form einer gleichmäßigeren Verteilung der Netzauslastung. Die Grundidee intelligenter Stromnetze sieht vor, mehrere private Erzeugeranlagen zu einer Gruppe - einem virtuellen Kraftwerk - zusammenzufassen und diese mit Stromspeichern auszustatten (Stromspeicher Haus). Ist das Stromnetz beispielsweise während der Nacht nur wenig ausgelastet, kann der produzierte Strom so flexibel ans Netz abgegeben werden. Alternativ wird er für eine spätere Abgabe gespeichert und in Zeiten genutzt, in denen die großen Erzeuger keine volle Leistung bringen können. Etwa kann mittels Elektrolyse Wasserstoff gewonnen werden und mithilfe von Brennstoffzellen-Technologie wieder zu Strom gemacht werden.
Ein intelligentes Stromnetz aus Kleinerzeugern, Stromspeichern und Verbrauchern kann also die folgenden Vorteile mit sich bringen:
- mehr Unabhängigkeit von fossiler Stromerzeugung und teuren Stromimporten
- Verbindung erneuerbarer Energien und privater, dezentraler Stromproduktion
- energieeffiziente Vernetzung zwischen Erzeugern und Verbrauchern durch Smart Meter[3]
Wie verändert ein intelligentes Stromnetz meinen Strompreis?
Intelligente Stromnetze und Smart Meter bieten die Chance, der Tariflandschaft am Strommarkt zu entkommen, beziehungsweise diese neu zu gestalten. Der Grund: Smart Meter sind in der Lage, viertelstündlich Daten zu erheben. Somit können die Kunden dank dem intelligenten Stromnetz Änderungen erkennen und von den kurzzeitigen Schwankungen im Strompreis profitieren. Sorgen beispielsweise gute Witterungsverhältnisse für ein kurzfristiges Überangebot an Strom aus Wind- und Solarkraft, könnte ein intelligentes Stromnetz den damit verbundenen Preisrückgang an den Kunden weitergeben.
Die Stromanbieter haben im Zeitalter von intelligenten Stromnetzen und Smart Metern also die Möglichkeit, flexible Tarife anzubieten, die die Schwankungen in der Stromversorgung widerspiegeln. So gibt es zwar bereits sogenannte Float-Tarife, die Preisschwankungen monatlich oder quartalsweise an den Kunden weitergeben. Ein intelligentes Stromnetz jedoch macht es theoretisch möglich, stündlich wechselnde Strompreise anzubieten.[3]
Fazit
Das Ziel intelligenter Stromnetze ist es, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung auf Basis eines effizienten, zuverlässigen Systembetriebs zu sichern. Dafür werden alle Komponenten des Stromnetzes kommunikativ miteinander vernetzt, es entsteht ein intelligentes Stromnetz in Form eines Daten- und Energienetzes mit intelligenten Messsystemen. Diese Smart Meter messen die eingespeiste Strommenge, den Stromverbrauch und etwaige Spannungsausfälle. Durch die intelligente Stromversorgung lassen sich Erzeugung, Netzbelastung und Verbrauch automatisiert und zeitgenau aufeinander abstimmen.
