Intelligent in die Zukunft

Der zweite Weihnachtsfeiertag 2009 war für die Strombranche ein besonderer Tag. Frische bis stürmische Windböen fegten über den Norden Deutschlands. Fast alle Windräder liefen auf Hochtouren und produzierten mehr Strom als erforderlich. Die Folge: Der Preis für Windstrom an der Leipziger Strombörse fiel so tief, dass Energieversorgungsunternehmen für den Kauf von Windstrom sogar Geld bekamen.

Der rasante Ausbau der Windenergie belastet die Stromnetze und bereitet den Netzbetreibern einiges Kopfzerbrechen. Denn das Aufkommen von Wind und damit das Angebot von Windstrom sind schwer zu kalkulieren. Phasen mit viel Wind wechseln sich mit Perioden tagelanger Flauten ab. Immer häufiger kommt es zu kritischen Netzsituationen. Allein 2009 nahm die Bundesnetzagentur mehrere Hundert Meldungen entgegen. Denn kritische Netzsituationen sind von den Netzbetreibern anzuzeigen. Für die Netzbetreiber wird es immer schwieriger, Angebot und Nachfrage in Einklang zu bringen, um die Spannung im Netz stabil zu halten.

Dezentrale statt zentrale Stromverteilung

Früher war die Verteilung des Stroms vergleichsweise einfach. Fast ausschließlich Großkraftwerke produzierten den Strom, den Unternehmen und Haushalte abnahmen. Das war leicht zu kalkulieren und zu steuern. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien drängen aber periodisch stark schwankende Stromproduzenten auf den Markt. Nicht nur der Windstrom ist abhängig vom Wetter, auch Solarenergie kann nur erzeugt werden, wenn die Sonne scheint. Der Trend geht aber nicht nur zur umweltfreundlicheren Stromerzeugung, die witterungsbedingt schlecht planbar ist, sondern auch zur dezentraleren Produktion. Diese ist aus Sicht der Netzbetreiber sehr viel besser steuerbar. Viele Eigenheimbesitzer betreiben im Keller kleine Blockheizkraftwerke, die ebenfalls Strom ins Netz einspeisen. Dadurch verändert sich die Struktur des Netzes. Private Haushalte – früher reine Stromabnehmer – entwickeln sich zu Stromproduzenten. Es entstehen mehr und kleinere Einheiten. Um in diesem System technisch und wirtschaftlich den Überblick zu bewahren, ist die Entwicklung eines neuen intelligenten Stromnetzes – Smart Grid – notwendig.




In diesem intelligenten Netz steuern Netzbetreiber die Produktion und Last von Strom so, dass Angebot und die Nachfrage aufeinander abgestimmt sind und die Spannung im Netz stabil bleibt. In einem Smart Grid sorgen Großkraftwerke für die Grundversorgung. Dezentrale, steuerbare Erzeuger wie Blockheizkraftwerke sowie die weniger steuerbaren, Erzeuger erneuerbarer Energien wie Fotovoltaik und Wind kommen hinzu. In einem ersten Schritt geht es bei der Entwicklung eines Smart Grid darum, mithilfe Smart Metering mehr Transparenz bei Erzeugung und Verbrauch von Strom zu ermöglichen. Im zweiten Schritt streben die Netzbetreiber ein optimiertes Lastmanagement an, das sich neben dem schwankenden Verbrauch auch an der fluktuierenden Erzeugung orientiert. Um dieses optimierte Lastmanagement zu erreichen, benötigen Netzbetreiber wiederum die Information, die sie dank Smart Metering und entsprechender ICT-Lösungen bekommen.




In einigen Jahren könnten dann zeitweilig auftretende Produktionsspitzen entweder gespeichert werden – wie beispielsweise in Batterien von Elektroautos – oder durch die intelligente Steuerung von Elektrogeräten aufgefangen werden. Energieversorger senden mehrmals täglich lastabhängige Tarifinformationen an Smart Metering-Lösungen von Endverbrauchern. Wer in Zeiten von Produktionsspitzen die Spülmaschine benutzt, spült billiger. Ingenieure tüfteln bereits an den intelligenten Anwendungen. Die Home-Management-Lösung der Zukunft verarbeitet die aktuellen Tarif-Daten der Energieversorger und steuert die Waschmaschine, den Trockner oder die Kühltruhe – sie springen dann an, wenn der Strom am billigsten ist.

Das intelligente Netz steuert sich selbst

Stromüberproduktionen wie am zweiten Weihnachtsfeiertag 2009 sollen dann der Vergangenheit angehören. In einem fein austarierten System wollen die Netzbetreiber künftig Schankungen im Stromangebot wesentlich besser ausgleichen als bisher.

In der T-City Friedrichshafen wollen die Deutsche Telekom AG und die Technische Werke Friedrichshafen GmbH ein Projekt zu Smart Grid starten. Seit November 2009 werden dafür die Voraussetzungen geschaffen, indem Haushalte mit intelligenten Zählern versorgt werden. Bis zum April 2010 sollen rund 2 600 Elektro- und 600 Gaszähler installiert sein. Ab Mai soll das Smart Grid mit einem Blockheizkraftwerk, mehreren Fotovoltaikanlagen privater Haushalte, drei kleineren Flusskraftwerken sowie einer Brennstoffzellen-Anlage starten. Dann werden die Ingenieure erste praktische Erfahrungen in der Steuerung eines Smart Grid sammeln.

Das Stromnetz braucht ein Datennetz

Wann wird wie viel Strom wo verbraucht und eingespeist? Welche Strommengen stehen zur Verfügung? Nur wenn Datennetze Hand in Hand mit Stromnetzen arbeiten, wird diese Aufgabe beherrschbar – ein gigantisches Projekt. Das amerikanische Institut Pike Research schätzt, dass bis 2015 in die Entwicklung und den Ausbau von intelligenten Energieverteil- und Steuerungssystemen rund 200 Milliarden Dollar investiert werden.

Die Investition könnte sich schnell rentieren. Laut einer Studie des Wissenschaftlichen Instituts für Infrastruktur und Kommunikationsdienste und des Fraunhofer-Verbunds Energie lassen sich allein durch eine Verschiebung des Stromverbrauchs in privaten Haushalten während der Spitzenzeiten rund zehn Terawattstunden pro Jahr einsparen, was der Kapazität von zehn bis 15 großen Kohlekraftwerken entspricht. Wenn Angebot und Nachfrage besser aufeinander abgestimmt sind, arbeiten Netze und Kraftwerke effizienter und klimafreundlicher. Bis 2020 könnten so 23,6 Millionen Tonnen Kohlendioxid gespart werden. Die Vision einiger Smart-Grid-Experten ist sogar, mit diesem Netz eines Tages den kompletten Energiebedarf nur über erneuerbaren Energien zu decken.

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