Was ist ein Smart Grid?

Wie lässt sich die Stromerzeugung mit dem tatsächlichen Bedarf der Verbraucher in Einklang bringen? Das ist eines der Ziele des Smart Grid, eines Konzepts für ein „intelligentes Stromnetz“, das auf der Prämisse basiert, dass sich die Erzeugung und Verteilung einer Ressource optimieren lässt, indem man ihren Verbrauch genau misst.

Smart Grid: Das Prinzip

Strom lässt sich naturgemäß nur schwer in großen Mengen speichern. Der Ausgleich muss daher kontinuierlich und nahezu in Echtzeit erfolgen. Reicht die Erzeugung nicht aus, wird ein Teil des Netzes nicht mehr versorgt; tritt jedoch das Gegenteil ein, geht der erzeugte Energieüberschuss größtenteils verloren.

Das Smart Grid ist die technologische Antwort auf diese Herausforderung. Es nutzt eine breite Palette an vernetzten Instrumenten, die dafür sorgen, dass das Angebot so präzise wie möglich an die Nachfrage angepasst wird. Um dies zu erreichen, stützt sich das Stromnetz auf Sensoren, die den Verbrauch in Echtzeit messen und überwachen, sowie auf komplexe Computeralgorithmen, die in der Lage sind, die Daten in großem Umfang zu analysieren, um Schwankungen vorherzusehen und Störungen zu verhindern, die die Stromverteilung beeinträchtigen könnten.

Die Zeiten, in denen man das Stromnetz als eine Einweg-Transportinfrastruktur betrachten konnte, sind somit vorbei: Von nun an trägt jedes Glied der Kette zu dieser Ausgleichsaufgabe bei, indem es Informationen über seinen Zustand und seinen Verbrauch an den Energieerzeuger weiterleitet.

Ein Instrument im Dienste der Energiewende

Das Smart Grid erweist sich als wertvolles Instrument für den Energieversorger. Dank dieser intelligenten Technologie kann er sein Netzmanagement optimieren, Verluste begrenzen und sich auf Verbrauchsspitzen vorbereiten – und das ist noch nicht alles.

Das Smart Grid erweist sich als wertvolles Instrument für den Energieversorger. Dank dieser intelligenten Technologie kann er sein Netzmanagement optimieren, Verluste begrenzen und sich auf Verbrauchsspitzen vorbereiten.

Wenn der Strom aus einem einzigen Kraftwerk stammt, ist es relativ einfach, die Erzeugungsmenge entsprechend dem Verbrauchsbedarf zu erhöhen oder zu verringern. Deutlich komplexer wird die Situation jedoch, wenn Energiequellen berücksichtigt werden müssen, deren intermittierender Charakter zu Instabilitäten im Netz führt. Hier kommt intelligente Technik zum Einsatz, um die maximale Integration erneuerbarer Energiequellen zu gewährleisten. Auf diese Weise ermöglicht sie die Förderung einer kohlenstoffarmen Stromerzeugung im Einklang mit den Zielen der Energiewende.

Die Einführung des Smart Grids eröffnet auch dem Endverbraucher neue Perspektiven, der nun über seinen intelligenten Zähler täglich und detailliert seinen Stromverbrauch einsehen kann. Anstatt sich mit einem Gesamtwert zufrieden zu geben, erhält er so genaue Informationen, die ihm helfen können, seine Energiekosten zu optimieren, indem er beispielsweise seine Heizung präzise steuert oder das Aufladen der Batterie seines Elektroautos in Nebenzeiten plant. Auf diese Weise senkt er seine Stromrechnung und trägt zur Netzstabilität bei, indem er die Verbrauchskurve über die Zeit hinweg glättet.

Ein echtes Ökosystem schaffen

Warum sollte man sich auf den Informationsaustausch beschränken? Wörtlich genommen fordert der Begriff „Smart Grid“ (auf Deutsch: intelligentes Netz) dazu auf, das lineare Modell aus Erzeugung, Verteilung und Verbrauch hinter sich zu lassen und zu einem echten Vernetzungsansatz überzugehen. Dabei geht es nicht nur um eine einfache Weiterleitung von Informationen: Der Verbraucher wird zu einem aktiven Teil des Netzbetriebs.

Diese Praxis ist bereits weit verbreitet: Auf individueller Ebene erzeugen heute viele Privatpersonen, deren Häuser mit Photovoltaikmodulen ausgestattet sind, Strom, den sie entweder direkt selbst verbrauchen oder an ihren festen Stromversorger weiterverkaufen. Auf kollektiver Ebene ermöglicht das Smart Grid die Entstehung nachhaltiger Gebäude, deren Stromverbrauch und CO₂-Fußabdruck für alle Bewohner optimiert sind.

Manchmal wird das Smart Grid auf Stadtteils-, Gemeinde- oder Verbundebene zur Unterstützung von Projekten im Bereich „Smart City“ umgesetzt. Dies ist beispielsweise in Utrecht in den Niederlanden der Fall, wo die Elektroautos des Carsharing-Dienstes über Solaranlagen aufgeladen werden, die auf den Dächern benachbarter Gebäude installiert sind. Das Smart Grid ermöglicht zudem die Bereitstellung eines innovativen Dienstes, der mit kohlenstoffarmer Energie betrieben wird. Die Einrichtung eines solchen Systems setzt jedoch eine enge Zusammenarbeit von Akteuren aus den unterschiedlichsten Bereichen voraus: Behörden, Stromversorger, spezialisierte Start-ups usw.

Elektromobilität im Dienste des Smart Grids

Dank der Speicherkapazität seines Akkus und immer stärker vernetzter Funktionen veranschaulicht das Elektroauto fast wie von selbst die Vorteile des Smart Grids, mit dem es nun interagieren kann. Der Informationsaustausch stellt eine erste Ebene der Zusammenarbeit dar, doch andere Technologien ermöglichen es dem Auto, eine aktive Rolle im Betrieb des Stromnetzes zu übernehmen.

Dank der hohen Speicherkapazität seines Akkus und immer stärker vernetzter Funktionen veranschaulicht das Elektroauto fast wie von selbst die Vorteile des Smart Grids, mit dem es nun interagieren kann.

Mit dem intelligenten Laden kann der Ladevorgang des Fahrzeugs beispielsweise bedarfsgerecht ausgelöst werden, wobei Anweisungen zur Bevorzugung lokaler oder erneuerbarer Energie berücksichtigt werden. Nach dem gleichen Prinzip kann der Versorger den Ladevorgang vorübergehend unterbrechen, um eine Verbrauchsspitze abzufangen und so das Verteilungsnetz zu entlasten. Dieses Prinzip ermöglicht es, die Kosten für den Endverbraucher zu begrenzen.

Das „Vehicle-to-Grid“-Konzept (V2G) steht hingegen für eine aktivere Beteiligung, da es dem Auto ermöglicht, einen Teil des Stroms aus seiner Batterie wieder ins Verteilungsnetz einzuspeisen. Die Speicherkapazität des Elektroautos wird so zu einer Art Reserve, auf die bei punktuellem Bedarf zurückgegriffen werden kann: Das Laden erfolgt nun in beide Richtungen.

Batterien aus Elektroautos finden auch in stationären Speicherprojekten Verwendung, insbesondere im Rahmen von „Second-Life“-Anwendungen. Diese Anlagen können Ökostrom speichern – sobald er erzeugt wird und dort, wo er erzeugt wird –, um ihn den Verbrauchern dann zur Verfügung zu stellen, wenn sie ihn am dringendsten benötigen. Dies fördert den Ausbau der CO₂-armen Stromerzeugung aus schwankenden erneuerbaren Energien wie Solar- oder Windenergie.

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