Stromnetze der Zukunft

Die Umstellung auf erneuerbare Energien stellt die Stromversorgung vor große Herausforderungen – hier ist eine komplexe intelligente Steuerung notwendig. Foto: Pixabay

8.04.2021
Dörnbach - TGA / Technische Gebäudeausrüstung

Der Umstieg auf erneuerbare Energien ist in Deutschland beschlossene Sache, ihr Anteil an der Stromerzeugung hierzulande steigt schnell. Doch die Umstellung der Energiegewinnung stellt die Stromversorgung vor einige Herausforderungen – sowohl im Netzbetrieb als auch in der Planung. Eine Lösung sind intelligente Stromnetze, sogenannte Smart Grids.
    

Der Umstieg auf erneuerbare Energien ist in Deutschland beschlossene Sache, ihr Anteil an der Stromerzeugung hierzulande steigt schnell. Doch die Umstellung der Energiegewinnung stellt die Stromversorgung vor einige Herausforderungen – sowohl im Netzbetrieb als auch in der Planung. Eine Lösung sind intelligente Stromnetze, sogenannte Smart Grids.
         

Westenergie

Positive Zahlen, aber zugleich stellt die Umstellung der Energiegewinnung die Stromversorgung vor große Herausforderungen. Eine der Schwierigkeiten sind beispielsweise die Schwankungen im Energieangebot, die bei erneuerbaren Energien auftreten: Sonne, Wind und Wasserkraft liefern die Energie abhängig vom Wetter. Entsprechend lässt sich die in einem Zeitraum verfügbare Energie nur schwer einschätzen. Diese Wetterabhängigkeit erzeugt Schwankungen im Stromangebot und macht die Stromerzeugung für Produzenten und Netzbetreiber schwieriger planbar.

Ein weiterer Aspekt, der mit der Integration erneuerbarer Energien in das Netz einhergeht und somit die Art und Weise der Stromversorgung maßgeblich verändert, ist die rapide gestiegene Zahl der Energieerzeuger, vor allem durch die Zunahme kleinerer Anlagen. Dies bedeutet einen größeren organisatorischen Aufwand für die Netzbetreiber. Jede dieser Anlagen muss an das Stromnetz angeschlossen und der produzierte Strom eingespeist werden. Außerdem muss die Energie je nach Menge geschickt verteilt beziehungsweise gespeichert werden. Dafür bedarf es innovativer Speicherlösungen und intelligenter Netze, da das bisherige Stromnetz Schwankungen im Stromangebot noch nicht optimal ausgleichen kann und das Speichern von Strom noch sehr aufwendig und kostenintensiv ist. Hinzu kommt außerdem die Tendenz zur Dezentralisierung der Stromerzeugung mit erneuerbaren Quellen. Sie erfolgt durch geografisch zerstreute, eher kleine Anlagen wie Biogas-Kraftwerke und Windenergieanlagen. Sie können zwar zu einer Versorgung mit deutlich kürzeren Wegen beitragen, jedoch unterscheiden sich das Angebot von und die Nachfrage nach Energie je nach Region und Zeit, weshalb ein Ausgleich notwendig wird, der wiederum bei der Stromerzeugung zu Gegenverkehr sorgt: Strom, der zum Beispiel aus Windenergie im Norden gewonnen wurde, muss Richtung Süden transportiert werden, Strom aus Photovoltaikanlagen in den ländlichen Regionen Süddeutschlands muss nach Norden gebracht werden.

Eine Lösung für diese Herausforderungen bieten intelligente Stromnetze, auch Smart Grids genannt, die die Kommunikation der Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher untereinander sicherstellen. Der innovative Kern liegt vor allem in der komplexen intelligenten Steuerung. Das Smart Grid ist in der Lage, die Erzeugung, Verteilung und Speicherung der produzierten Energie zu koordinieren. Dazu werden Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) und dezentral organisierte Energiemanagementsysteme zur Koordination der einzelnen Komponenten eingesetzt.

Die intelligente Steuerung ermöglicht es, den Stromverbrauch zu beobachten. Energieerzeuger können so in Echtzeit Informationen zu den eingespeisten Energiemengen und dem aktuellen Verbrauch erhalten. Dadurch kann die Auslastung des Stromnetzes besser kontrolliert und die Nachfrage flexibel organisiert werden. Das führt zu einer effizienteren Nutzung und Integration erneuerbarer Energien sowie zu einer besseren Netzauslastung.

Grundgedanke bei der kommunikativen Anbindung aller Akteure ist es, jedes Gerät, das an das Stromnetz angeschlossen ist, im Sinne von Plug & Play in das System aufzunehmen.

So entsteht ein integriertes Daten- und Energienetz mit völlig neuen Strukturen und Funktionalitäten. An die Stelle der bekannten Stromzähler können dann moderne intelligente Mess-Systeme – die Smart Meter – treten. Als wertvolle Helfer im Smart Grid messen sie nicht mehr nur den Stromverbrauch oder die eingespeiste Strommenge, sondern protokollieren auch Spannungsausfälle und versorgen die Netzbetreiber mit wichtigen Informationen, damit diese zeitgenau Erzeugung, Netzbelastung und Verbrauch weitgehend automatisiert aufeinander abstimmen können.

Für Unternehmen bieten die intelligenten Mess-Systeme eindeutige Vorteile. Durch das Mehr an Transparenz können sie leichter ihre Verbräuche identifizieren. Intelligente Mess-Systeme bieten eine optimale technische Grundlage für das betriebliche Energiemanagement, das sich mit Hilfe transparenter Verbrauchsdaten entsprechend ausrichten und optimieren lässt. Dadurch können Unternehmen bereits nach kurzer Zeit deutliche Energieeinsparungen erzielen. Zudem ermöglichen intelligente Mess-Systeme neue, flexible Tarifmodelle, mit denen Strom möglichst preiswert bezogen werden kann. Viel Einsparpotenzial bietet auch die Möglichkeit, verschiedene Verbrauchssparten gesammelt über das intelligente Mess-System zu messen. Für Unternehmen lohnt sich der Einbau also sowohl aus ökologischer wie auch aus finanzieller Sicht.

Mit intelligenten Mess-Systemen können außerdem Stromlasten einfacher und gezielter eingesetzt werden. Unternehmen können so Flexibilitäten auf dem Markt anbieten. Das ist nicht nur für den Aufbau von intelligenten Stromnetzen („Smart Grids“) wichtig, sondern insbesondere auch für kleine Betriebe eine Verbesserung. Sie können das intelligente Mess-System mit nutzen und müssen nicht länger gesonderte Technik aus dem Industriebereich kostspielig installieren. BMWi/Energieagentur NRW/aro
    

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