Smart Grids

Smart Grids bezeichnen eine bestimmte Art des Stromnetzes, welches mit Hilfe moderner Technologien die Stromversorgung optimiert. Wie diese funktionieren und welche Vor- und Nachteile diese haben, erklärt Ihnen WechselJetzt.de im Folgenden.

Wofür genau steht der Begriff “Smart Grid”?

Smart Grid (englisch für “intelligentes Stromnetz”) beschreibt eine Art Versorgungssystem, meist für Elektrizität. Die Besonderheit ist, dass eine intelligente Steuerung bei Stromnetzen die Erzeugung, Speicherung und Nutzung aufeinander abstimmt und so Leistungsschwankungen ausgeglichen werden können. Dies erfolgt über Informations- und Kommunikationstechnologien, sodass in einem Smart-Grid nicht nur Strom, sondern auch Daten transportiert werden. Durch diese Vernetzung erhalten die Betreiber der Smart-Grids Informationen über Energieproduktion und den Energieverbrauch. 

Über eine Steuerungszentrale wird die Kommunikationstechnik der Smart Grids für die Verteilung des Stroms optimiert. Die wichtigste Kommunikation passiert jedoch im Stromnetz zwischen den Stromerzeugern und Verbraucher:innen. Die Komponenten müssen dafür in beide Richtungen kommunizieren können. Daher braucht ein Smart Grid neben Stromleitungen auch Datenleitungen. Durch diese interaktive Regelung des Energienetzes wird das Smart Grid auch als “Internet der Energien” bezeichnet. Informationsaustausch findet zwischen den bestehenden fossilen Energiekraftwerken, der oft regionalen und fluktuierenden  erneuerbaren Energieproduktion, und den Verbrauchern und Speichermöglichkeiten statt. Smart Grids bestehen aus zwei technologischen Komponenten: Sensorik und Aktorik. Sensorik beschreibt die verschiedenen Messeinrichtungen, die Aktorik bezieht sich auf die steuerbaren Elemente.

Entwicklung

Ein erster Schritt in Deutschland in Richtung Smart Grid ist die Implementierung der Smart Meter-Pflicht. Diese Verbreitung des Smart Meters nennt sich auch Smart Meter Rollout. Ein Smart Meter beschreibt einen intelligenten Stromzähler. Dieser kann vom Verbraucher oder von der Verbraucherin digital koordiniert werden und verfügt über ein Kommunikationsmodul (Gateway). Bis 2032 müssen Haushalte einen mindestens modernen Zähler (digital, nicht internetfähig) haben, bei über 6.000 kWh ist ein intelligentes Messgerät (digital, internetfähig) Pflicht. Unter 6.000 kWh können Sie sich je nach Vorliebe für einen digitalen Zähler entscheiden und das Smart Meter ablehnen (Opt-Out), oder Sie können ein intelligentes Messgerät wählen (Opt-In). Sie können sich jederzeit wieder umentscheiden.

Vorteile

Smart Grids können Leistungsschwankungen ausgleichen. Besonders bei der Energieproduktion der erneuerbaren Energien sind solche Fluktuationen wahrscheinlich. Beispielsweise werden durch die Informationstechnologien Speicherstellen erfasst, die in Notfällen angezapft werden können. Auch bei einem Überangebot an Strom kann das intelligente Stromnetz Stromerzeugung drosseln oder aber erzeugten Strom vermehrt nutzen, um eine Überlastung des Netzes zu verhindern. Dies garantiert eine bessere Stabilität des Stromnetzes, was mit Blick auf die Energiewende und den damit einhergehenden Ausbau der erneuerbaren Energien wichtig ist. Außerdem kann die Nutzung der erneuerbaren Energien optimiert werden, sodass bei zu viel Energieerzeugung möglichst wenig emissionsfreie Energie ungenutzt bleibt. Durch die dezentrale Struktur des intelligenten Stromnetzes geht weniger Energie verloren, im Vergleich zur langstreckigen Hochspannungsleitung, bei der der Widerstand viel Strom frisst.

Auch für Verbraucher:innen können Smart Grids Vorteile mit sich bringen. Intelligente Messsysteme bieten die Möglichkeit, Energie zu nutzen, wenn viel zur Verfügung steht. Wenn Preise aufgrund von zukünftigen variablen Tarifen dann günstiger sind, lässt sich Geld sparen. Besonders interessant ist dies für E-Autos, die oft über Nacht an der Steckdose angeschlossen sind, aber nur wenige Stunden zum Laden benötigen. Zusätzlich ist die Nacht ein Zeitraum, in welchem wenig Strom verbraucht wird. Die Ladung kann dann also zeitlich optimiert werden, um eine übermäßige Netzauslastung zu vermeiden. 

Die Modernisierung der Zähler kann zusätzliche Vorteile für Verbraucher:innen darstellen. Smart Meter bieten die Möglichkeit, den Zählerstand in Echtzeit abzulesen, um so Verbraucher:innen eine bessere Kontrolle über Stromverbrauch und Stromkosten zu bieten. Netzbetreiber können außerdem den Stromverbrauch aus der Ferne ablesen, und auch Verbraucher:innen können ihre eigene Stromzufuhr aus der Ferne feststellen, begrenzen oder abstellen. Zusätzlich ist bei einer regelmäßigen Übermittlung des Stromverbrauchs an den Netzbetreiber die Stromabrechnung präziser, wodurch hohe Nachzahlungen vermieden werden können.

Nachteile

Kritik zur Modernisierung der Stromnetze richtet sich meist gegen die Verwendung der Daten des privaten Stromverbrauches. Hier gelten zwar strenge Sicherheitsregelungen, ähnlich wie bei Banken, jedoch haben Verbraucher:innen oft Bedenken über die Weiterverarbeitung dieser Informationen. Außerdem muss der Ausbau selbst gezahlt werden. Ein Smart Meter ist mit einem Preis ab ca. 20 € noch relativ kostengünstig, muss jedoch der ganze Zählerschrank modernisiert werden, können die Kosten mehrere tausend Euro betragen. Auch sonst hat der ganze Ausbau nicht unbedingt kostentechnische Vorteile für den Nutzer.

Zukunft

Smart Grids werden mit der Energiewende immer wichtiger, da bei erneuerbaren Energien Leistungsschwankungen wahrscheinlicher sind. Zusätzlich sind die Kraftwerke der erneuerbaren Energien dezentraler, da sie weniger Strom pro Fläche erzeugen, wie beispielsweise ein Atomkraftwerk. Auch werden Standorte für neue Kraftwerke oft aufgrund von Effizienz der geografischen Lage festgelegt. So findet man einzelne kleinere Kraftwerke der erneuerbaren Energien über Regionen verstreut, um Ressourcen bestmöglich zu nutzen. Durch diese dezentraler werdende Struktur des Energiesystems wird Kommunikation innerhalb des Netzes immer wichtiger. Besonders in der Zukunft wird dies also ein Thema des Energiemarktes sein. Um die Energieversorgung bestmöglich zu organisieren, können zum Beispiel verschiedene kleinere, erneuerbare Energieerzeuger zu virtuellen Kraftwerken zusammengefasst werden. Durch diese Mischung der Energieerzeuger lässt sich außerdem eine stabilere Stromversorgung garantieren. Zu kleineren Energieerzeugern gehören auch Privatpersonen, beispielsweise mit Photovoltaikanlagen, welche mit einem Smart Meter nun am Stromhandel teilnehmen könnten. Auch andere Teile eines Haushalts können jedoch Teil des Smart Grids werden, so haben beispielsweise “smarte” Elektrogeräte die Funktion, sich selbst einzuschalten, wenn Strom gerade im Überschuss vorhanden ist. So könnte sich Ihre Spülmaschine nachts erst dann einschalten, wenn die Nachfrage an Strom sinkt und sie könnte so möglicherweise einer Überlastung des Stromnetzes vorbeugen.Für die Optimierung von Smart Grids wird an neuartigen Informations- und Kommunikationstechnologien geforscht, bis hin zur künstlichen Intelligenz. Um ein intelligentes Stromnetz flächendeckend umzusetzen, müssen jedoch einige technologische Neuerungen erfolgen, wie beispielsweise der Ausbau des Internets und ein breiter Einsatz der Smart Meter.

Wussten Sie? 

Auch Gas- und Wassernetze können als “Smart Grids” funktionieren, um Energie und Ressourcen effizienter zu nutzen.