Christian Jäger
 - 12. Juni 2020

Smart Grid – Die Stromversorgung der Zukunft

Smart Grid Atom- und Kohlekraftwerke? Nein, danke, heißt es in Deutschland – der Umstieg auf erneuerbare Energien ist beschlossene Sache und die Energiewende in vollem Gange. Die Energiegewinnung mit Wind-, Wasser- und Solarkraft birgt aber eine entscheidende Herausforderung: Sie liefert die Energie abhängig vom Wetter. Die in einem Zeitraum verfügbare Energie lässt sich, wie das Wetter, nur schwer einschätzen. Dadurch wird die Netzstabilität gefährdet. Eine „grüne“ Stromversorgung setzt voraus, dass sich Angebot und Nachfrage aktiv steuern lassen, damit keine Engpässe entstehen. Viele kleine dezentrale Stromerzeuger anstatt weniger zentraler Kraftwerke erschweren dieses Problem. Eine intelligente Lösung muss her: Sie heißt Smart Grids.

Was sind Smart Grids, wie funktionieren sie und welche Vorteile bieten sie? Hier erfahren Sie es.

Was ist ein Smart Grid?

Smart Grids sind intelligente Stromnetze, die die Kommunikation der Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher untereinander sicherstellen. Hierzu werden Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) und dezentral organisierte Energiemanagementsysteme eingesetzt. Die intelligenten Stromnetze stimmen die Erzeugung, Speicherung und den Verbrauch des Stroms optimal aufeinander ab und gleichen so Leistungsschwankungen aus. Solche Leistungsschwankungen treten bei sich ändernden Wetterbedingungen auf. Damit es nicht zu großflächigen Stromausfällen kommt, sollen smarte Verbrauchsgeräte (bspw. Waschmaschinen) den Strom dann nutzen, wenn gerade ein Überschuss herrscht. Der Rest soll in dafür vorgesehenen Akkus gespeichert werden. Auf diese Weise ermöglichen Smart Grids eine effiziente Ausnutzung des Energienetzes, ohne es zu überlasten.

Innerhalb eines intelligenten Stromnetzes werden neben der Energie auch Daten transportiert. So können Netzbetreiber in Echtzeit Informationen zur Energieproduktion und zum Verbrauch erhalten.

So funktioniert das intelligente Stromnetz

Smart Grids sind in der Lage, Informationen zum aktuellen Verbrauch und zu den Energiemengen zu verarbeiten, die von den vielen verschiedenen Energiequellen in das Netz eingespeist werden. Energienachfrage und -angebot lassen sich danach flexibel ausgleichen. Das Stromnetz wird nicht überlastet und die Netzstabilität aufrechterhalten. Intelligente Stromnetze sind immer optimal ausgelastet, weil sie sich aktuellen Gegebenheiten flexibel anpassen. Dafür sorgt die automatische Steuerungsintelligenz, die die Energie bedarfsgerecht in das Stromnetz einspeist und die schwankenden Auslastungen damit glattzieht. Die automatische Steuerungsintelligenz verwendet hierfür Zustandsinformationen und Lastflussdaten der verschiedenen intelligent vernetzten Komponenten der Smart Grid.

Damit das Smart Grid diese Aufgaben bewältigen kann, müssen die Komponenten in beide Richtungen kommunizieren: Stromerzeuger mit Stromverbraucher und -speicher und Stromverbraucher und -speicher mit Stromerzeuger. Dafür werden auf Seiten der Verbraucher sogenannte Smart Meter (intelligente Stromzähler) installiert, die den aktuellen Stromverbrauch weitergeben. Zusätzlich werden diese mit intelligenten Verbrauchern verknüpft. Das können Waschmaschinen, Heizungen oder auch Elektrofahrzeuge sein. Registrieren diese ein Überangebot an Energie, schalten sie sich automatisch ein und nutzen so kostengünstigen Strom, um beispielsweise ihre Fahrzeugakkus aufzuladen.

Smart Grid

Abbildung 1: Smart Grids werden aus verschiedenen Quellen gespeist und verteilen die Energie bedarfserecht an Verbraucher

Darum brauchen wir Smart Grids

In herkömmlichen Stromnetzen gibt es wenige zentrale Energieerzeuger, die viele dezentrale Energieverbraucher mit Strom versorgen. Die Energieerzeuger können natürlich nur ungefähr abschätzen, wie viel Strom die Verbraucher in einem bestimmten Zeitraum benötigen werden. Aus diesem Grund werden diese Netze stark überdimensioniert, um auf unvorhergesehene Lastspitzen vorbereitet zu sein.

Durch den Umstieg auf erneuerbare Energien verändern sich die Stromnetze: Sie bestehen jetzt zunehmend auch aus kleinen dezentralen Stromerzeugern, die Wind-, Wasser- oder Solarenergie nutzen. Diese speisen zu unregelmäßigen Zeiten unregelmäßige Mengen an Strom in das Energienetz ein, ohne jegliche Kenntnis oder Kontrolle der Netzbetreiber. Mit der Anzahl solcher „unkoordinierter“ Energielieferanten steigt die Gefahr von instabilen Netzzuständen und spontanen Stromausfällen stark an. Herkömmliche Stromnetze sind also den zukünftigen Anforderungen einer Stromversorgung mit erneuerbaren Energien nicht mehr gewachsen. Smart Grids vernetzen die Komponenten des Stromnetzes und ermöglichen eine Kommunikation in beide Richtungen. Sie sind die zentrale Voraussetzung für die Energiewende.

In Deutschland, Österreich und der Schweiz gibt es bereits einige Modellregionen, in denen Smart Grids umgesetzt sind. Sie zeigen, dass eine intelligente Verknüpfung der einzelnen Komponenten effektiv und möglich ist.

Vorteile von intelligenten Stromnetzen

Sowohl für Verbraucher als auch für Netzbetreiber bieten intelligente Stromnetze Vorteile.

Für Verbraucher

Verbraucher profitieren insofern von Smart Grids, als dass sich ihr aktueller Stromverbrauch analysieren lässt und Verbrauchsprognosen möglich werden. In Kombination mit smarten Verbrauchsgeräten, die sich an die aktuelle Netzsituation anpassen, ergeben sich beträchtliche Einsparungspotenziale für Verbraucher.

Für Netzbetreiber

Smart Grids müssen nicht mehr wie herkömmliche Stromnetze überdimensioniert sein, um unvorhersehbaren Lastspitzen standhalten zu können. Stromangebot und -nachfrage lassen sich flexibel ausgleichen. So ergeben sich auch auf Seiten der Netzbetreiber deutliche Kostenvorteile.

Fazit

Smart Grids sind die Zukunft der Energieversorgung und die Voraussetzung für die bevorstehende Umstellung auf erneuerbare Energien. Die intelligenten Stromnetze verknüpfen die einzelnen Komponenten miteinander und ermöglichen die Kommunikation untereinander. Dazu sind auf Verbraucherseite Smart Meter und intelligente Verbraucher wie Waschmaschinen oder Elektrofahrzeuge nötig. Eine automatische Steuerungsintellingenz verarbeitet Daten von Stromerzeugern, -verbrauchern und -speichern und kann Energie so bedarfsgerecht in das Stromnetz einspeisen. Auf diese Weise gleichen Smart Grids Angebot und Nachfrage flexibel aus und verhindern eine Überlastung des Netzwerks.

Haben Sie Fragen zum Thema Smart Grids oder benötigen Sie Unterstützung, um Ihr Unternehmen in Sachen IT fit für die Energiewende zu machen? Melden Sie sich gerne bei uns!

FAQ

Was ist ein Smart Grid?

Ein Smart Grid sind intelligente Stromnetze, die die Kommunikation der Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher untereinander sicherstellen. Innerhalb eines intelligenten Stromnetzes werden neben der Energie auch Daten transportiert. So können Netzbetreiber in Echtzeit Informationen zur Energieproduktion und zum Verbrauch erhalten.

Wie funktioniert das intelligente Stromnetz?

Smart Grids sind in der Lage, Informationen zum aktuellen Verbrauch und zu den Energiemengen in Echtzeit zu verarbeiten. Dadurch kann die Energienachfrage und -angebot flexibel zu jeder Zeit angepasst werden.

Was sind die Vorteile von Smart Grids?

Für Verbraucher liegt der Mehrwert in der Analysemöglichkeit des eigenen Stromverbrauchs. In Kombination mit smarten Verbrauchsgeräte, ergeben sich so erhebliche Einsparungspotentiale.

Für Netzbetreiber bieten Smart Grids Optimierungen in der Flächenabdeckung der Stromnetze. Lastspitzen können so verhindert werden, da das Stromangebot flexibel an Angebot und Nachfrage angepasst werden kann.

Warum brauchen wir Smart Grids?

Da durch Smart Grids der Stromverbrauch effizienter und effektiver eingesetzt werden kann, können Lastspitzen und Stromausfälle vermieden werden. Zusätzlich können durch die koordinierte Energieverteilung Kosten eingespart werden.

Christian Jäger

Christian Jäger

Jeden Tag besser werden - daraus ziehe ich eine große Motivation. Ich brenne dafür, neue Strategien und Technologien kennen zu lernen und Projekte zum Erfolg zu führen. Das Wissen, welches ich jeden Tag erlange, gebe ich mit Begeisterung an andere Menschen weiter.

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