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Smart Grid

Das Stromnetz wird intelligent

Moderne IT wird in Zukunft das Stromnetz ergänzen - das gleicht die Schwankungen der Erneuerbaren aus.

Das Stromnetz wird intelligent Das Stromnetz wird intelligent
energlobe.de, Denny Rosenthal

Als der Wind nachlässt und die Windräder am Stadtrand still stehen, erlischt im gesamten Viertel das Licht. Der Ceranherd bleibt kalt, Menschen bleiben im Fahrstuhl stecken und im Krankenhaus springt das Notstromaggregat an. Damit dieses Szenario nicht wahr wird, wenn der Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromproduktion weiter zunimmt, muss das Stromnetz umgebaut werden. Die frühere Kanzleramtsministerin Hildegard Müller, die heute den Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) führt, sieht im sogenannten Smart Grid die Lösung: „Den intelligenten Netzen kommt bei vielen Lösungsvorschlägen für eine CO2-arme Energiewirtschaft eine herausragende Rolle zu.“

Ökostrom-Einspeisung schwankt

Wind, Wasser, Sonne, Erdwärme und Bioenergie sind zwar klimafreundliche, aber auch fluktuierende Energieträger: Wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint, wird kein Strom produziert. Diese Schwankungen auszugleichen, ist schon heute eine Herausforderung für das Stromnetz. Und sie wird zunehmen, denn die Bundesregierung will bis 2020 den Anteil der Erneuerbaren an der Stromproduktion von derzeit 16 auf 30 Prozent steigern. Deshalb muss das Stromnetz intelligenter werden.

Stromleitungen werden durch Telekommunikation ergänzt

Schwankungen gab es schon immer im Energiesystem – auf Seiten der Verbraucher. Jetzt kommen Fluktuationen auf der Erzeugerseite hinzu. In Zukunft wird Strom nicht nur in großen Kraftwerken produziert, sondern auch in vielen dezentralen Einheiten wie Windparks, Solarfarmen oder Blockheizkraftwerken. Statt einer überschaubaren Anzahl großer Erzeuger gibt es bald sehr viele Akteure, die nicht kontinuierlich Strom liefern. Gleichzeitig wandelt sich die Rolle des Verbrauchers, der auch Energieerzeuger werden kann, indem er zum Beispiel den Strom der eigenen Solaranlage ins Netz einspeist.

Erhöhter Koordinierungsaufwand 

Dadurch steigt der Koordinierungsaufwand. Zwischen Verbrauchern und Stromproduzenten müssen viel mehr Informationen ausgetauscht werden. Das kann das derzeitige Netz nicht leisten. „Im Moment ist das Energieversorgungsnetz die größte analoge Maschine der Welt“, erklärt Detlef Schumann, Energieexperte bei der Unternehmensberatung IBM GBS. „Daher ist es notwendig, das Stromnetz zu einem Smart Grid umzubauen.“ Dieses verbinde Stromkunden und Stromerzeuger miteinander, sodass beidseitige Kommunikation möglich ist. Dazu wird das Energieversorgungssystem durch moderne Informations- und Kommunikationstechniken ergänzt.

Genaue Verbrauchsanalyse durch Smart Meter

Am Anfang steht die genaue Analyse des Stromverbrauchs. Intelligente Messeinrichtungen, sogenannte „Smart Meter“, erfassen den Verbrauch beim Stromkunden und übermitteln die Informationen an den Versorger. Dieser bekommt nicht nur einen Überblick über den aktuellen Verbrauch, sondern kann auch Prognosen über den zukünftigen Bedarf erstellen. „Je mehr Informationen vorhanden sind, umso genauer können Energieversorger planen“, erklärt Sebastian Lehnhoff von der Fakultät für Informatik an der Technischen Universität Dortmund.

Durch den Smart Meter erhält auch der Stromkunde eine Übersicht über seinen Verbrauch und seine Kosten. Ab 2011 soll es bundesweit zeitvariable Stromtarife geben. Ziel dieser neuen Tarife ist es, dass Kunden Energie dann verbrauchen, wenn viel Strom im Netz vorhanden ist - und Lastspitzen abschwächen.

Das Smart Grid braucht flexibler Stromkunden

Im intelligenten Netz steigt die Bedeutung flexibler Stromverbraucher. Dazu zählen neben Endkunden vor allem Gewerbe oder Produktionsbetriebe mit einem höheren Energieverbrauch. Zum Beispiel kann ein Kühlhaus während einer hohen Stromausbeute viel Energie aus dem Netz aufnehmen, um seine Waren auch stärker herunterzukühlen als erforderlich. Dadurch verlängert sich die Zeit bis das Kühlhaus wieder ans Netz muss. So können Zeiten überbrückt werden, in denen andere Verbraucher ebenfalls viel Strom benötigen. „Das Kühlhaus ist ein thermischer Puffer, genau wie ein Schwimmbad oder die Kühlanlage eines großen Bürohauses“, beschreibt Energieexperte Lehnhoff. „Der Vorteil der Puffer besteht darin, dass sie durch die größere Flexibilität in ihrer Leistungsaufnahme Schwankungen in den Lastkurven verstetigen oder ausgleichen können.“

Energiespeicher gesucht

Die Einbindung der Puffer ist wichtig, da das Stromnetz Energie nicht speichern kann. Langfristig sind Stromspeicher notwendig. Ein großes Potenzial haben Elektroautos. Ihre Fahrzeugbatterien können als mobile Stromspeicher genutzt werden, um überschüssigen Wind- oder Solarstrom aus dem Netz aufzunehmen und umgekehrt Strom ins Netz zurückspeisen, wenn er gebraucht wird.

6 Modellregionen in Deutschland

Die ersten Smart Grids werden bereits getestet: in Aachen, Cuxhaven, Karlsruhe/Stuttgart, Mannheim, im Harz und Rhein-Ruhr-Gebiet. Der Bund fördert diese Piloten im Rahmen des Projekts „E-Energy“ mit 60 Millionen Euro. In Zusammenarbeit mit IT-Unternehmen und Forschungseinrichtungen arbeiten Energiekonzerne an ihrem eigenen Konzept.

In Cuxhaven beispielsweise testet der Versorger EWE in seinem Pilotprojekt „eTelligence“ neben dem intelligenten Netz auch ein virtuelles Kraftwerk. In ihm agieren eine Biogasanlage, ein Windpark und eine Solaranlage gemeinsam wie ein großes Kraftwerk. Das in Cuxhaven beheimatete Kühlhaus puffert die Schwankungen der Erneuerbaren ab. „Die Zusammenschaltung von dezentralen Stromerzeugern und -verbrauchern im virtuellen Kraftwerk erlaubt die zuverlässige Nutzung von Wind- bzw. Solarenergie“, so eTelligence-Projektleiter Dr. Wolfram Krause.

Marktreife in fünf bis zehn Jahren

Weltweit wird dem Smart Grid eine Schlüsselstellung für die wirtschaftliche und ökologische Entwicklung im 21. Jahrhundert beigemessen. Der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) geht davon aus, dass mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien bis 2020 weltweit 15 Prozent aller CO2-Emissionen und 600 Milliarden Euro Energiekosten eingespart werden können.

IT-Firmen sehen im intelligenten Stromnetz einen neuen Absatzmarkt und für Energieversorger ist es eine Möglichkeit, sich im liberalisierten Markt neu zu positionieren. Neben der Energieversorgung werden Energiedienstleistungen immer wichtiger: die Koordination des Smart Grids, die Organisation des Stromhandels zwischen Anbietern und Kunden, die Bereitstellung von Elektrofahrzeugen oder Stromtankstellen und auch Effizienzberatungen von Haushalten. „Bis das Smart Grid marktreif ist, wird es noch etwas fünf bis zehn Jahre dauern“, schätzt Energieinformatiker Lehnhoff.

Weitere Informationen:

Knop, Carsten: Teure Intelligenz für das Stromnetz. In: FAZ, 24. Oktober 2009. www.faz.net

Bundesverband der Deutschen Industrie: Internet der Energie. IKT für Energiemärkte der Zukunft. 2008. www.bdi.eu

Weidlich, Anke/ Vogt, Harald/ Karnouskos, Stamatis: Wenn der Windpark mit der

Waschmaschine redet … . 04/2009. www.wirtschaftsinformatik.de

„E-Energy - IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft“ ist ein Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie in ressortübergreifender Partnerschaft mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. www.e-energy.de

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014