Infowelt Energie
So funktioniert ein Smart Grid
Intelligente Stromnetze heben das volle Potenzial erneuerbarer Energien. Erfahren Sie, warum das Stromnetz der Zukunft dezentral ist.
So funktioniert das Stromnetz der Zukunft
Wir befinden uns mitten in einer Energiewende. Das stellt uns vor die große Herausforderung, konventionelle und erneuerbare Energien zu koordinieren. Smart Grids, also intelligente Stromnetze, sorgen für eine stabile Stromversorgung. Sie transportieren nicht nur Energie, sondern auch Informationen.
So funktioniert ein Smart Grid
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen schwankt: Wenn tagsüber die Sonne scheint und der Wind weht, gibt es einen Überschuss an elektrischer Energie. In der Nacht hingegen, wenn keine Sonne scheint und gegebenenfalls Windstille herrscht, wird kein Strom erzeugt.
Ein Smart Grid stimmt Stromerzeugung, -speicherung und -verbrauch optimal aufeinander ab und gleicht Leistungsschwankungen aus. Das funktioniert über Informations- und Kommunikationstechnologie sowie dezentral organisierte Energiemanagementsysteme. Parallel zum Stromnetz entsteht also ein Datennetz, das die schwankende Energiezufuhr und die Stromversorgung im Netz intelligent regelt. Erkennt das Smart Grid beispielsweise, dass mehr Strom produziert als benötigt wird, lassen sich im intelligenten Netz einzelne Anlagen wie Windräder oder Solaranlagen gezielt drosseln.
Zusätzlich kann der Stromverbrauch über das Smart Grid mithilfe von dynamischen Stromtarifen einen höherender Stromverbrauch durch die Endabnehmer forcieren, um Überschüsse abzubauenbesser gesteuert werden.
So funktioniert das Stromnetz heute
Aktuell arbeitet das Stromnetz noch größtenteils zentral und Strom fließt – wie in einer Einbahnstraße – von Großkraftwerken über Verteilernetze zu den Verbrauchenden. Doch die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien steigt, ebenso wie der Strombedarf. Daher ist es Zeit für eine neue, intelligente Technik.
In den kommenden Jahren werden alle Haushalte mit digitalen Stromzählern ausgestattet. Sie erfassen den Stromverbrauch zeitnah und können uns zeigen, wieviel Strom wir wann verbrauchen. Das erleichtert uns, Strom zu sparen, allein schon deshalb, weil uns der Stromverbrauch bewusster wird. In Kombination mit einer Kommunikationseinheit wird der digitale Zähler zum Smart Meter. Diese intelligenten Messsysteme helfen auch dem Smart Grid, denn sie können Daten zu Stromerzeugung und -verbrauch in Echtzeit übertragen. Dadurch weiß das Smart Grid nicht nur, wo gerade wie viel Energie verbraucht wird, sondern auch, woher Strom kommt. Das ist besonders wichtig, wenn es um die Einspeisung von erneuerbaren Energien wie z. B. Wind- und Photovoltaikanlagen geht.
Vorteile des Smart Grids
- Verbraucher profitieren von besonders günstigem Strom. Ist das Angebot an Energie im Stromnetz größer als die Nachfrage, sinkt automatisch der Preis. Das Smart Grid hilft somit, Angebot und Nachfrage optimal aufeinander abzustimmen. So bleibt das Stromnetz stabil.
- Jeder kann Teil des Energienetzes werden. Das Smart Grid ist im Prinzip demokratisch. Haushalte sowie kleine und mittlere Unternehmen (KMU) mit eigenen Photovoltaikanlagen, Brennstoffzellen oder Blockheizkraftwerken können in einem Smart Grid aktiv am Stromhandel teilnehmen. Gleichzeitig ist es denkbar, die vielen kleinen Stromproduzenten zu verknüpfen, um Schwankungen im Netz auszugleichen. Dadurch leistet jeder einzelne durch den Einsatz von erneuerbaren Energien nicht nur einen Beitrag für den Schutz der Umwelt, sondern trägt zu einem stabilen Stromnetz bei.
Voraussetzungen des Smart Grids
Damit das Smart Grid richtig arbeiten kann, müssen verschiedene Voraussetzungen erfüllt sein:
- Intelligente Messsysteme helfen bei der exakten Analyse des Strombedarfs in den Haushalten und bei der Messung der Einspeisemengen.
- In Stromspeichern werden überschüssige Strommengen aus der Produktion erneuerbarer Energien zwischengelagert.
- Smart Grid Ready: Ein entscheidender Baustein für das Stromnetz der Zukunft ist, dass sich alle Anlagen mit dem intelligenten Stromnetz verständigen können. Diese Fähigkeit wird als „Smart Grid Ready“ oder auch „SG Ready“ bezeichnet.
Wichtiges Label: Smart Grid Ready
Ursprünglich diente das SG Ready-Label dazu, Anlagen über definierte Schnittstellen, z. B. vom Netzbetreiber, von außen steuerbar zu machen, um die Lasten zu verwalten. Mittlerweile wird Smart Grid Ready zunehmend in Haushalten eingesetzt. Vor allem hilft es dabei, die Kommunikation mit dem Smart Home zu verbessern. Ziel ist es, dass Haushalte mit eigener Stromerzeugung möglichst viel vom selbst erzeugten Strom verbrauchen. Dies gelingt, indem über eine Schnittstelle die SG Ready-Wärmepumpe beispielsweise mit dem Batteriespeicher und der Photovoltaikanlage verbunden wird.
Beispiele für ein intelligentes Stromnetz
Ein intelligentes Stromnetz verbindet Stromerzeugung, z. B. durch Wind - oder Solarkraft, mit Stromverbrauchern – von Großabnehmern aus der Industrie bis hin zum einzelnen Haushalt. Dabei eröffnet die Elektromobilität eine riesige Chance: Elektroautos können künftig über die Ladeinfrastruktur in das Stromnetz integriert und in Parkposition als Stromspeicher eingesetzt werden. Diese Option wird auch als Vehicle-to-Grid (V2G) bezeichnet.
V2G ist eine Möglichkeit, Verbrauchsspitzen in verkehrsarmen Zeiten, in denen Haushalte viel Strom benötigen, Verbrauchsspitzen abzufedern. Das kann beispielsweise am Abend beim Tatort oder der TV-Übertragung eines Fußballspiels der Nationalelf sein, wenn viele Elektroautos in den Garagen oder Carports bleiben. Auch Wärmepumpen als nachhaltige Heizmethode können ihren Strom dann aus den Batteriespeichern von Elektroautos beziehen. An öffentlichen Ladesäulen könnten die Stromer ebenfalls Energie abgeben, wenn die Stationen entsprechend ausgerüstet sind.
Reicht der Strom aus den erneuerbaren Energien?
Einer Studie der Amsterdamer University of Applied Sciences zufolge können neue „smart charger“, also intelligente Ladegeräte, mehr Ladeleistung für Elektroautos freischalten. Getestet wurden neue Algorithmen an öffentlichen Ladegeräten in Amsterdam. Aufgrund des hohen Anteils an elektrischen Fahrzeugen in der Grachtenstadt gehört das Netz zu den am stärksten genutzten in den Niederlanden. Bisher ist es gelungen, die dreifache Anzahl an Ladegeräten an ein bestehendes Ladenetz anzuschließen, selbst wenn das Netz bereits stark genutzt ist. In Zukunft erwarten die Wissenschaftler, dass durch die Fortentwicklung der intelligenten Ladegeräte innerhalb eines Stromnetzes noch deutlich mehr Ladegeräte angeschlossen werden können.
Wie funktional intelligente Stromnetze im Alltag sind, haben auch fünf Modellregionen in Deutschland untersucht. Rund 300 Projektpartner identifizierten im Rahmen von SINTEG Herausforderungen und entwickelten Lösungen. Das Ergebnis: Wenn die Stromnutzung und -bereitstellung flexibilisiert wird, kann das Potenzial erneuerbarer Energien voll ausgeschöpft werden. Ein wichtiger Schritt auf diesem Weg sind intelligente Stromzähler.
Vattenfall Fazit
Intelligente Stromnetze sind eine wichtige Voraussetzung dafür, dass wir die Energiewende meistern und in Zukunft vor allem erneuerbare Energien nutzen. Die Elektromobilität bietet dabei eine große Chance, denn die Batterien von Elektroautos können als temporäre Stromspeicher genutzt werden. Aber auch jeder einzelne Haushalt trägt durch die Nutzung moderner intelligenter Messsysteme zur Stabilisierung des Stromnetzes bei.
Mit dynamischen Stromtarifen können Haushalte Strom verbrauchen, wenn er besonders günstig ist und so von niedrigen Preisen an der Strom-Börse profitieren. Gleichzeitig sind sie ein wichtiger Baustein der Energiewende. Wie funktioniert ein dynamischer Stromtarif und worauf müssen Verbrauchende achten?
Der Strommarkt ist ein komplexes Netzwerk, in dem von verschiedenen Akteuren Strom erzeugt, gehandelt, transportiert, gespeichert und verbraucht wird. Sowohl technische als auch wirtschaftliche Faktoren nehmen Einfluss auf den Markt und bestimmen somit auch, wie hoch der Strompreis ist. Wie der Strommarkt im Detail funktioniert, erfahren Sie hier.