Status Quo
Im Jahr 2016 lag der Anteil erneuerbarer Energiequellen an der Stromerzeugung bei knapp 30 Prozent. Davon stammen etwa 40 Prozent allein aus Windenergie. Der kleinste Anteil am Ökostrommix entfällt auf die Stromgewinnung aus Wasserkraft.
Bundesregierung plant grünes Energienetz
Ziel der Bundesregierung ist es, den Anteil erneuerbarer Energien bis 2025 auf mindestens 40 Prozent zu steigern. Bis 2035 sieht der Klimaschutzplan ein weiteres Wachstum auf mindestens 60 Prozent vor. Der Ausbau von Smart Grids ("intelligente Stromnetze") ist ein wichtiger Hebel, um die ambitionierten Klimaschutzziele zu erreichen.
Herausforderungen regenerativer Stromerzeugung
Leistungsspitzen
Bei starkem Wind- und Solaraufkommen liefern Solaranlagen und Windparks Strommengen, die die bundesweite Nachfrage übersteigen. Durch diese Leistungsspitzen drohen Beschädigungen und Überspannungen im Stromnetz.
Unterangebot an Ökostrom
Aufgrund von geringem Wind und Sonnenschein erzeugen Photovoltaikanlagen und Windkrafträder weniger Strom als Verbraucher nachfragen. Hier sorgen zentrale Großkraftwerke mit der Stromproduktion aus fossilen Brennstoffen kurzfristig für den nötigen Ausgleich zwischen Stromangebot und -nachfrage. Dies bedeutet jedoch eine durchgehende Bereitschaft sowie ein häufiges Hoch- und Herunterschalten der Kraftwerke. Zusätzliche Kosten in der Stromversorgung und Stromausfälle bei nicht rechtzeitiger Reaktion sind dabei mögliche Folgen.
Die Regelung fossiler Stromnetze war vergleichsweise gut planbar. Die Stromerzeugung aus regenerativen Energiequellen hingegen unterliegt Schwankungen. Denn Wind- oder Solarkraftanlagen liefern nur dann Strom, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Hier kommt das Smart Grid ins Spiel. Es stimmt die Schwankungen des Stromangebots erneuerbarer Energieanlagen und den wechselnden Bedarf im Netz aufeinander ab.
Auch der eigene Heizungskeller nimmt eine spannende Rolle in der Ausbalancierung der volatilen Stromerzeugung ein.
Zusammenspiel zwischen Heizung und Strom in einem Smart Grid
Heiße Sommertage und kräftige Windböen begünstigen ein Überangebot an Ökostrom. Smart-Grid fähige Wärmepumpen speichern diese Stromüberschüsse. Denn sie nehmen diese über eine SG-Ready Schnittstelle zu günstigen Preisen entgegen. Diese aufgenommene Energie wandelt die Wärmepumpe in Heizwärme um oder speichert sie zur späteren Nutzung in einem Heiz- und Brauchwasserspeicher.
Geringe Wind- und Solarleistungen führen zu einem Unterangebot an Ökostrom im Energienetz. Stromerzeugende Heizungen wie Blockheizkraftwerke oder Brennstoffzellen speisen überschüssig produzierten Haushaltsstrom aus dem Heizungskeller in das Versorgungsnetz ein. Zusätzlich decken Kraftwerke die restliche Nachfrage an Strom aus fossilen Energien. Sowohl digitale Heizungen als auch Großkraftwerke gleichen somit das niedrige Ökostromangebot aus.
Smart Grid verbindet Haushaltsgeräte mit dem Stromnetz
Smart Grids ermöglichen sowohl die Einbindung digitaler Heizungen als auch sämtlicher technischer Haushaltsgeräte in ökologische Energienetze. Intelligente Zähler (Smart Meter) messen den Stromverbrauch in Echtzeit. Sie starten elektrische Verbraucher wie Wasch- und Spülmaschinen von selbst, wenn der Strom aus erneuerbaren Energieanlagen im Überschuss vorhanden ist und pausieren, wenn die Versorgung knapp wird. So lassen sich Leistungsspitzen abfangen. Gleichzeitig reduzieren Verbraucher auf diese Weise eigenständig ihre Heiz- und Stromkosten.
Smart Grid als intelligentes Netzwerk
Neben technischen Haushaltsgeräten und der eigenen Heizung, kommunizieren in einem Smart Grid auch Kraftwerke, Energieerzeuger und Energiespeicher untereinander. Smart Meter erfassen kontinuierlich Daten zur Erzeugung und Verbrauch von Strom. Zusätzlich senden sie den Stromverbrauch einzelner Haushalte automatisch an den Energieversorger. Auf diese Weise entsteht ein intelligentes Stromnetz, das Leistung und Verbrauch bedarfsorientiert aussteuert.
Künftig sind Smart Grids und intelligente Heiztechnik Voraussetzungen für Stabilität in einem grünen Energienetz.
Quelle: Kesselheld
