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Intelligentes Stromnetz

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Definition: ein Stromnetz, welches durch raffinierte Feinsteuerung unter Einbezug vieler Erzeuger und Verbraucher besonders wirtschaftlich und stabil betrieben werden kann

Englisch: smart grid

Kategorien: elektrische Energie, Energieeffizienz

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 04.04.2012; letzte Änderung: 16.11.2014

Die heute verwendeten Stromnetze genügen in mancherlei Hinsicht nicht mehr rundum den heutigen Anforderungen. Dies hat mehrere verschiedene Gründe:

Aus diesen Gründen wird angestrebt, die Stromnetze schrittweise zu verbessern in Richtung zu “intelligenten Stromnetzen” (engl. “smart grids”). Hierbei bezieht sich das Adjektiv “intelligent” auf eine raffinierte Feinsteuerung – im Gegensatz zu dem ebenfalls denkbaren Ansatz, das alte System einfach durch Verstärkung von Kraftwerks- und Leitungskapazitäten betriebsfähig zu halten. Im Kern geht es einerseits um eine verbesserte Koordination der Stromerzeugung unter Einbezug auch vieler kleiner Erzeuger, und andererseits um ein wesentlich umfangreicheres Lastmanagement (also die Steuerung des Verbrauchs). Einige grundlegende Technologien und Prinzipien – etwa die Verwendung von Drehstrom, Transformatoren, Hochspannungsleitungen, etc. – werden hiermit weiter genutzt werden, obwohl heute z. B. ein Übergang zu einer Gleichstrom-Versorgung im Prinzip erhebliche Vorteile bringen könnte. Es ist jedoch nicht praktikabel, die gesamte Infrastruktur komplett zu ersetzen.

Man beachte, dass das “intelligente Stromnetz” ein erst im Entstehen begriffenes Konzept ist. In diesem Stadium sind viele Details noch nicht festgelegt. Die Erprobung einzelner Techniken hat an verschiedenen Orten begonnen, aber für viele Ansätze ist heute noch nicht klar, ob oder wie genau sie zukünftig breit eingesetzt werden können.

Erhoffte Vorteile intelligenter Stromnetze

Folgende vorteilhafte Eigenschaften intelligenter Stromnetze werden angestrebt:

Elemente von intelligenten Stromnetzen

Eine wesentliche Rolle spielt das verbesserte Lastmanagement. Während bisher nur größere Verbraucher mit Leistungen von meist über 10 kW über Rundsteueranlagen einbezogen wurden (etwa Elektroheizungen, Elektrowärmepumpen und industrielle Anlagen), sollen zukünftig viele kleinere Verbraucher (z. B. Waschmaschinen, Kühl- und Gefriergeräte) zusätzlich für das Lastmanagement genutzt werden. Hier wird eine automatische Steuerung nötig sein. Beispielsweise könnten Kühl- und Gefriergeräte die momentane Netzauslastung per Internet oder durch genaue Messung der Netzfrequenz ermitteln und die Solltemperaturen des Thermostaten dementsprechend etwas variieren. Diese Geräte würden also etwas stärker kühlen, wenn gerade ein geringer Strombedarf besteht, um in Zeiten höheren Bedarfs den Verbrauch zu senken.

Wenn Elektroautos einmal breit eingesetzt werden, bieten sich deren Batterien als Energiespeicher auch für das Lastmanagement an: Die Batterien könnten bevorzugt zu Zeiten geringen Strombedarfs geladen werden. Es ist sogar denkbar, in Zeiten besonders hohen Bedarfs Energie aus den Batterien ins Netz zurückspeisen zu lassen (ohne aber den Ladestand zu niedrig fallen zu lassen, was die Benutzbarkeit des Autos beeinträchtigen würde).

Den Energieversorgungsunternehmen würde die Steuerung ihrer Anlagen erleichtert, wenn sie die Entwicklung des Verbrauchs genauer erfassen könnten. Hierzu könnten “intelligente Stromzähler” dienen, die in kurzen Zeitintervallen den Verbrauch automatisch melden könnten. (Es ist freilich unklar, ob dies unbedingt auf der Ebene einzelner Haushalte geschehen müsste.)

Gleichzeitig könnten über “intelligente Stromzähler” zeitabhängige Stromtarife (und nicht nur mit im Voraus festgelegten Tarifzeiten) eingeführt werden. Diese könnten die Verlegung von Verbrauchsanteilen in Schwachlastzeiten oder die Kappung von Spitzenlasten (peak shaving) fördern, indem sie dies finanziell belohnen.

Viele kleinere Stromerzeuger könnten sich besser am aktuellen Strombedarf orientieren, wenn sie entsprechende Informationen z. B. von den Netzbetreibern erhielten. Beispielsweise könnten im Grundsatz wärmegeführt arbeitende Blockheizkraftwerke mehr Spitzenlast erzeugen und im Moment nicht benötigte Wärme in Pufferspeichern lagern. Bisher fehlt den Betreibern solcher Anlagen in der Regel sowohl die nötige Information als auch der finanzielle Anreiz für eine solche Betriebsweise.

Probleme und Herausforderungen

Diverse Probleme sind bei der Entwicklung intelligenter Stromnetze noch zu lösen:

Aus diesen Gründen ist mit schnellen Schritten hin zu einem essenziell “intelligenten Stromnetz” kaum zu rechnen. Längerfristig dagegen könnten durchaus Fortschritte erzielt werden, die wesentliche Kosteneinsparungen und Gewinne an Energieeffizienz bringen.

Siehe auch: Stromnetz, Lastmanagement, Spitzenlast, Stromtarif
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Energieeffizienz

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