Smart Grid Illustration
Wissenswert

Das Smart Grid: Intelligenz für die Energiewende

Die Energiewende hat längst begonnen. Und sie macht unsere Stromversorgung immer komplexer. Künftig übernimmt ein intelligentes Stromnetz die Verteilung dezentral erzeugter grüner Energie auf Verbraucher und Stromspeicher: das Smart Grid. Wir erklären, wie das Smart Grid funktioniert und wie jeder mit dem Umstieg auf digitale Smart Meter Teil der Energiewende werden kann.

Das Smart Grid gilt als wichtige Voraussetzung für das Gelingen der Energiewende. Künftig wird es die komplexe Aufgabe übernehmen, alle Teile des Energiesystems miteinander zu verbinden und zu steuern. Smart Grid bedeutet „intelligentes Stromnetz“ – und intelligent muss das Stromnetz der Zukunft tatsächlich sein.

Die bestehenden Stromnetze werden den hohen Anforderungen der Zukunft aller Voraussicht nach nicht mehr gewachsen sein. Sie sind darauf ausgelegt, den Strom aus großen Kraftwerken zu den Verbrauchern zu transportieren. Schwankungen in der Stromnachfrage gleicht das herkömmliche System aus, indem die Kraftwerksleistung lokal oder regional hochgefahren oder gedrosselt wird. Dieses System hat jahrzehntelang funktioniert.

Doch in der Energiewelt von morgen reicht das nicht mehr. Anstelle weniger großer Kraftwerke wird die Stromversorgung in Zukunft von vielen kleineren Produzenten und vielfältigen Abnehmern dominiert. Daher muss das Stromnetz zukünftig in allen Spannungsebenen ausgebaut und an neue Anforderungen angepasst werden.

Arbeiter Solar
Auch der in Wind- und Solarparks produzierte Strom muss ins Stromnetz der Zukunft eingespeist werden.

Stromproduktion und -verbrauch werden immer dezentraler

Zu den neuen Energielieferanten zählen beispielsweise Betreiber von Wind- und Solarparks, von Biogasanlagen sowie Hunderttausende Betriebe und Privathaushalte mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach. Sie sind künftig nicht mehr nur reine Verbraucher, sondern erzeugen selbst Strom. Die Energiewende macht sie zu „Prosumern“, zu einer Mischung aus Stromproduzenten und -konsumenten.

Neben der Vielzahl dezentraler Energieerzeuger müssen zudem immer mehr Verbrauchsstellen ins Stromnetz der Zukunft integriert werden. Dazu gehören zum Beispiel Ladesäulen und Wallboxen für E-Autos oder die steigende Zahl von Wärmepumpen in Wohnhäusern. Stromproduktion und -verbrauch werden also immer kleinteiliger und dezentraler. Und damit steigt auch der Abstimmungsbedarf unter den Akteuren im Stromnetz.

Als zusätzlicher Faktor kommt hinzu, dass nachhaltige Energiequellen nicht immer genau dann Strom liefern, wenn er gerade benötigt wird. Anders als bei konventionellen Energieträgern wie Kohle schwankt die regenerative Stromproduktion erheblich, denn Sonne, Wind oder auch Biomasse sind nicht immer im selben Maß verfügbar.

Smart Grid: Stromangebot und -nachfrage im Gleichgewicht

Das Smart Grid vernetzt und berücksichtigt all diese Faktoren und Akteure und übernimmt damit im Energiesystem der Zukunft eine entscheidende Rolle. Um das immer komplexer werdende Energiesystem steuern zu können, verarbeitet es Echtzeitinformationen aus dem Strommarkt, über die momentan verfügbaren Reserven bei Stromerzeugung und -verbrauch sowie in den Stromspeichern. Der hierzu notwendige Datenaustausch wird dadurch ermöglicht, dass im Smart Grid alle Stromproduzenten, Verbraucher, Prosumer und Stromspeicher digital vernetzt sind und miteinander kommunizieren.

Arbeiter Solar
Die Verteilung dezentral erzeugter grüner Energie, etwa von privaten Photovoltaikanlagen, übernimmt in Zukunft das Smart Grid.

Genau diese gebündelten Daten sowie eine Reihe weiterer Informationen wie beispielsweise Wetterprognosen machen das Stromnetz „intelligent“: Anhand von Marktdaten, Angebot und Nachfrage sowie Berechnungen über den erwarteten Bedarf und die künftige Erzeugung verteilt es die Energie vorausschauend und effizient auf die Akteure im Stromnetz.

In Zeiten, in denen mehr Strom produziert als konsumiert wird, können durch das Smart Grid die Leistungen einzelner Erzeuger gedrosselt, flexible Lasten gesteuert oder überschüssige Energie an Stromspeicher oder thermische Speicher von Wärmepumpen weitergeleitet werden.

Übersteigt die Stromnachfrage dagegen die aktuelle Produktion, steuert das Smart Grid flexible Verbraucher oder Stromspeicher selbstständig an und verteilt die Energie an die Verbraucher. So hält das smarte Stromnetz der Zukunft Stromangebot und -nachfrage im Gleichgewicht und sorgt für Stabilität und Versorgungssicherheit.

Kein Smart Grid ohne Smart Meter

Je besser die bedarfsgerechte Steuerung aller Netzteilnehmer funktioniert, desto sicherer und effizienter kann das Stromnetz der Zukunft betrieben werden. Hierzu ist das Smart Grid auf möglichst umfassende Produktions- und Verbrauchsinformationen aller Netzakteure angewiesen.

Smart Meter
Smart Meter sorgen für den sekundenschnellen Datenaustausch zwischen allen Akteuren im Smart Grid.

In Betrieben und Haushalten müssen dafür die bewährten, aber oft jahrzehntealten analogen Geräte gegen digitale Stromzähler ausgetauscht werden. Die neuen Messgeräte leiten die Daten an ein Gateway weiter. Diese Smart Meter genannte Kommunikationseinheit verschlüsselt die Informationen und sorgt für den sekundenschnellen Datenaustausch zwischen allen Stromerzeugern, Verbrauchern, Prosumern und Netzbetreibern im Smart Grid.

Bis zum Jahr 2032 werden Smart Meter für alle Pflicht, doch die Installation ist schon jetzt möglich. Und sinnvoll: Denn mit einem Smart Meter wird jeder Verbraucher zu einem aktiven Teil der Energiewende. Das ist gut fürs Klima und bringt den Nutzern der digitalen Technik große Vorteile:

  • Der Stromverbrauch wird nahezu in Echtzeit angezeigt. Die Verbrauchstransparenz bringt optimale Kostenkontrolle.
  • Stromfresser sind sofort identifizierbar, der Verbrauch lässt sich ganz gezielt verringern.
  • Die Zählerablesung erfolgt automatisch, verschlüsselt und über eine gesicherte Datenleitung. Niemand muss zum Ablesen das Gebäude betreten.

Von digitalen Stromzählern in Verbindung mit einem Smart Meter profitieren künftig auch Verbraucher. So kann etwa das in der Garage parkende E-Auto automatisch immer dann vollständig aufgeladen werden, wenn gerade mehr Energie erzeugt als verbraucht wird und der Strompreis niedrig ist, etwa nachts oder an sonnenreichen Tagen.

Smart Grid: Den Netzausbau sinnvoll steuern

Übrigens: Je „smarter“ das Stromnetz ist, desto effizienter lässt es sich auch modernisieren und ausbauen. Denn die genaue Kenntnis des Netzes, seiner Teilnehmer und ihrer Bedarfe bildet eine wichtige Grundlage, um den notwendigen Netzausbau sinnvoll zu planen und zu steuern. So können die Stromnetze bedarfsgerecht und nicht über Gebühr ausgebaut werden. Und das wiederum kommt auf lange Sicht allen zugute.

Text: Jens Lehmann. Fotos: Shutterstock (Header), Getty Images, Shutterstock (2).

9. August 2021

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