ENERGIE

SmartGrids: ein neuer Ansatz für Stromnetze

Die zukünftigen Netze werden sowohl von den Kraftwerken als auch von überall verteilten Generatoren gespeist.  Durch den Zusammenschluss der Generatoren zu Mikronetzen entsteht so etwas wie ein „virtuelles“ Kraftwerk, dessen Produktion physisch und auch kommerziell integriert wird. Source: European Technology Platform SmartGrids
Die zukünftigen Netze werden sowohl von den Kraftwerken als auch von überall verteilten Generatoren gespeist. Durch den Zusammenschluss der Generatoren zu Mikronetzen entsteht so etwas wie ein „virtuelles“ Kraftwerk, dessen Produktion physisch und auch kommerziell integriert wird. Source: European Technology Platform SmartGrids

„Reiß kein eingespieltes Team auseinander.“ Dieser Ausspruch könnte eigentlich der Vergangenheit angehören, zumindest wenn es um Europa und sein Stromnetz geht. Aus praktischer Sicht funktioniert das Stromnetz der Europäischen Union, aber die steigende Nachfrage und die Notwendigkeit saubere Energien zu integrieren, erfordern die Modernisierung des Systems. Die europäische Technologieplattform SmartGrids untersucht, wie sich diese Herausforderung am besten angehen lässt.

Ein Auto kauft man nicht fürs Leben. Es hält zehn Jahre oder mehr, je nachdem wie intensiv und häufig es gefahren und gewartet wird. Aber so oder so gibt der Motor eines Tages den Geist auf und das Fahrzeug muss ersetzt werden. Beim Stromnetz ist es in einem größeren Rahmen ähnlich. Und selbst wenn das Netz in Europa funktioniert, machen die Steigerung der Nachfrage zusammen mit den ehrgeizigen Zielen der Union hinsichtlich der Wettbewerbsfähigkeit, der Einspeisung erneuerbarer Energien und der Versorgungssicherheit eine Modernisierung des Systems unumgänglich.

Um eine zusammenhängende Sicht der europäischen Stromnetze über 2020 hinaus zu schaffen, wurde 2005 die Technologieplattform SmartGrids gestartet. Doch ihr verheißungsvollstes Ziel ist die Umsetzung dieser Vision in die Praxis. Um es einfach zu erklären: Ein intelligentes Netz (Englisch: „smart Grid“) stützt sich auf digitale Techniken, um Strom rentabler und effizienter liefern zu können, wobei auch der Energiefluss in beide Richtungen gewährleistet ist, um den erneuerbaren Energien Rechnung zu tragen.

Herkömmliche Netze sind für den Stromfluss in einer Richtung ausgelegt und können daher eine dezentrale Stromerzeugung im großen Stil nicht bewältigen. Sie sind hauptsächlich für die Stromübertragung von den großen Kern-, Wasser-, Kohle- oder Gaskraftwerken zum Verbraucher konzipiert, die generell Größenvorteile bieten. Aber wenn ein sekundäres, lokales Netz mehr Energie erzeugt, als es verbraucht, kann ein Stromrückfluss Probleme für die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Netze aufwerfen. Dieses Problem der gegenseitigen Abhängigkeit trat 2006 drastisch zutage, als zehn Millionen Europäer in 8 Ländern (AT, BE, DE, ES, FR, HR, IT, NL) infolge einer großen Panne im Stromnetz im Dunklen saßen. Ein „smart Grid“ wäre besser für das Management solcher kaskadenartiger Stromausfälle geeignet.

Die Zuverlässigkeit und die gesteigerte Effizienz eines solchen Ansatzes kämen auch den Verbraucher günstiger und würden zur Verringerung des CO2-Ausstoßes beitragen. Fotovoltaikanlagen, Windräder und Mini-Wasserkraftwerke an Gebäuden könnten dann ans Netz angeschlossen werden. Ein weiterer Vorteil des Konzepts ist, dass die Haushalte die Möglichkeit erhalten, zu Spitzenzeiten ihren Stromverbrauch zu reduzieren, und zwar durch die automatische Anpassung entsprechend des eigenen Strombedarfs.

Der Arbeitsrahmen von SmartGrids umfasst vier Gruppen. Ziel ist es, eine Gemeinschaft von Experten zu schaffen, die die verschiedenen Akteure der Strombranche vertritt und den Erfahrungsaustausch zwischen Forschern, Stromlieferanten und Industriebetrieben anzuregen, die an der Entwicklung von Spitzentechnologien beteiligt sind. Maher Chebbo, Präsident der Arbeitsgruppe „Nachfrage und Schätzung“ der Plattform sieht die Vision SmartGrids lieber als Marktstudie, vor allem wenn es um die mögliche Rentabilisierung geht: „Diese ist zweifach“, erklärt er. „Einerseits entstehen Einsparungen, die sich über die Kosten der Umweltverschmutzung, den globalen Energieverbrauch und die Kosten einer eventuellen Stromknappheit quantifizieren lassen. Andererseits gibt es qualitative Vorteile, wie die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit ganz Europas, die Energieversorgungssicherheit, die größere Zuverlässigkeit des Netzes und den Umweltschutz dank erneuerbarer Energien.“

Gehen die Verbraucher voran?

Die Verwandlung des Konsumenten in einen Prosumenten, der nicht nur in der Lage ist, Energie zu verbrauchen, sondern auch zu produzieren, ist sicherlich der größte Umbruch, den die Stromnetze der Zukunft bedingen. Traditionellerweise hat der Verbraucher eine passive Beziehung zum Strom. Dank der Einrichtung von SmartGrids könnte er mit dem Netz genau so interagieren, wie er es heute auf dem Markt der Telekommunikation tut. Der Kunde wäre dann in der Lage, seinen Verbrauch viel genauer zu verfolgen oder gar einen besonderen, seinen Bedürfnissen entsprechenden Vertrag auszuhandeln.

Einer der konkreten Vorteile der Netze der Zukunft wird der Einsatz „intelligenter Zähler“ sein, kleiner Module die den Verbrauch eines Haushalts genau aufschlüsseln und damit Verbraucher unterstützen, die Strom lieber außerhalb der Spitzenzeiten verbrauchen. Diese Prosumenten können dann im Internet ihren Verbrauch stundenweise verfolgen und diese Daten an ihren Versorger über ein Web-Portal oder ihren Zähler weiterleiten. Je nach persönlicher Vorliebe kann dann auch ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen bezogen werden, eine Möglichkeit, die das derzeitige Netz nicht bietet. Maher Chebbo sieht die ersten konkreten Ergebnisse bis 2015 vor. Bis dahin, meint er, werden 50% der Europäer über einen intelligenten Zähler verfügen.

Eine Änderung der Infrastruktur ist alles andere als ein billiger Vorgang. Maher Chebbo zufolge dürfte der Austausch von 30 Millionen Stromzählern acht Jahre dauern und 4 Mrd. EUR an Ausrüstung, Betriebskosten und Dienstleistungen in Anspruch nehmen. Die Stromversorger mehrerer Länder, wie Italien, Belgien, die Niederlande und das Vereinigte Königreich haben jedoch bereits mit der Installation intelligenter Zähler in vielen Haushalten begonnen, um den Verbrauch in der Nacht oder während des Wochenendes anzuregen, wenn die Gesamtnachfrage niedriger ist. Für diese verbrauchsarmen Zeiten gibt es deutliche Preisnachlässe, sodass die Benutzer angeregt werden, ihren Stromverbrauch besser zu steuern.

Die Erneuerung der Übertragungs- und Verteilungsnetze ist eine besonders komplexe Aufgabe, da eine große Anzahl an Akteuren aus vielen verschiedenen Industriebereichen an der Durchführung beteiligt ist. Das Hochspannungsnetz ist überaltert und derzeit werden die verantwortlichen Unternehmen keineswegs dazu ermuntert, in die Modernisierung der Leitungen zu investieren. Mit Unterstützung der Europäischen Kommission und der nationalen Regierungen möchte SmartGrids die industriellen Akteure an einen Tisch bringen, um die Finanzierung zu organisieren und die erforderlichen Bedingungen für den Beginn der Umstellung zu schaffen.

Aktive Nachfrage: auf den künftigen Strombedarf eingehen

SmartGrids vereint mehrere Projekte, die der Europäischen Union Kompetenzen in der Frage der Erneuerung des Stromnetzes verleihen sollen. Address – Active distribution networks with full integration of demand and distributed energy resources – gehört dazu. Dieses Projekt, an dem sich 25 Partner aus 11 Ländern beteiligen, untersucht die gesamte Stromverteilungskette, um den wissenschaftlichen und technischen Rahmen für die Umsetzung der „aktiven Nachfrage“ im Rahmen des SmartGrids-Projekts genau zu ermitteln.

Die „aktive Nachfrage“ bezieht sich auf die proaktive Beteiligung der Haushalte und Gewerbekunden am Energiemarkt und an der Bereitstellung von Dienstleistungen für die Teilnehmer des Energiesystems. Address arbeitet vor allem an der Frage, wie sich die Umgestaltung des technischen und wirtschaftlichen Rahmens erfolgreich durchführen lässt.

„Wir hoffen, die Vision von SmartGrids voranzubringen, indem wir zeigen, dass aktive Verteilungsnetze auf einem intelligenten und verteilten Regelungsmechanismus basieren müssen“, erklärt Paola Petroni, Koordinatorin des Address-Projekts.

Damit sich eine aktive Nachfrage bilden kann, suchen die Partner von Address nach technischen Lösungen, sowohl für Haushalte und Büros als auch auf der Ebene des globalen Energiesystems, wobei auch die möglichen Hindernisse für die Entwicklung des Konzepts ausfindig gemacht werden sollen. Sie versuchen zudem, die Vorteile der aktiven Nachfrage für jeden Akteur des Energiesystems festzustellen, mit dem Ziel, adäquate Markt- und Vertragsmechanismen für die Ausnutzung der Vorteile zu definieren. Derzeit analysiert das Projekt die Begleitmaßnahmen für den Umgang mit den gesellschaftlichen, kulturellen und verhaltenstechnischen Aspekten des Konzepts.

„Diese Arbeit beschränkt sich nicht nur auf die Theorie“, erläutert Paola Petroni. „Die vorgeschlagenen Lösungen werden an drei komplementären, experimentellen Standorten mit unterschiedlichen geografischen, demografischen und strukturellen Merkmalen erprobt. Die Ergebnisse dieser Tests beziehen sich auf Hunderte von Menschen und werden sich für die Beurteilung der Qualität der von Address geleisteten Arbeit als nützlich erweisen.“

Amy Shifflette




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