Smart Grids: Voraussetzung für die Energiewende

In einer immer komplexer werdenden Energiewelt gelten Smart Grids – zu deutsch: intelligente Stromnetze – als unumgängliche Voraussetzung für die Energiewende. Warum sind sie für den Umstieg auf erneuerbare Energiequellen so wichtig? Was genau versteht man unter einem Smart Grid und wie funktioniert es? Welches Potenzial haben intelligente Stromnetze – und wann kommt das Smart Grid?

Die Definition von Smart Grid ist ein intelligentes Stromnetz. Es handelt sich um ein Datennetz, das die Erzeugung, Verteilung und Speicherung von erzeugter Energie durch den Austausch von Informationen koordiniert. Da der Datenverkehr beim Smart Grid im Fokus steht, wird ein solches Stromnetz auch als “Internet der Energie” bezeichnet.

Wozu braucht es intelligente Stromnetze?

Lange Zeit mussten die Energienetze in Deutschland nur auf einen gleichmäßigen Stromfluss in eine Richtung ausgelegt sein: Ein zentrales Kohle- oder Gaskraftwerk versorgte einen Großteil an Abnehmern. Da diese Kraftwerke sehr beständig Energie produzierten, war die Energieerzeugung leicht zu berechnen – zu Überlastungen im Stromnetz kam es kaum.

Dies ändert sich im Rahmen der Energiewende, denn statt auf Kohle, Gas und Atomstrom liegt der Fokus heute auf einer nachhaltigen Energieversorgung . Grüner Strom aus Sonne, Wind und Wasser richtet sich jedoch nicht nach dem tatsächlichen Energiebedarf, sondern ist volatiler. Erneuerbare Energien speisen nicht wie fossile Energieträger die immer gleiche Menge elektrische Energie in die Netze ein, wodurch es zu Schwankungen kommt. Da die bisherigen Netze nicht auf solche Schwankungen ausgelegt sind, bedarf es daher einer anderen Herangehensweise. 

Zum anderen verändert sich im Zuge der Energiewende auch die Produktion des Stroms – weg von einem zentralen Kraftwerk, hin zu einer dezentralen Verteilung durch zahlreiche kleinere Energieträger wie Solaranlagen, Windräder, Wasserkraftwerke, Geothermie- und Biogasanlagen. Diese werden dort installiert, wo sie am effizientesten zur Stromerzeugung eingesetzt werden können.

Was können Smart Grids?

Genau hier kommen intelligente Stromnetze ins Spiel. Diese kombinieren Erzeugung, Speicherung und Verbrauch durch den Austausch von Informationen. Mithilfe dieser Informationen lassen sich die Stromerzeugung, der Verbrauch und die Speicherung von Strom dynamisch steuern. Smart Grids sollen die Auslastung der vorhandenen Netzinfrastruktur verbessern. Ziel ist es, die Kosten für den physischen Netzausbau (Freileitungen, unterirdische Leitungen) möglichst gering zu halten.

Smart Grids haben ebenso vielfältige wie unterschiedliche Vorteile. Zum einen fangen sie die Probleme der dezentralen – und damit schwankenden – Stromversorgung durch erneuerbare Energiequellen ab. Ein intelligentes Stromnetz kann z.B. bei einem Überangebot erkennen, dass zu viel Strom produziert wird und einzelne Windkraftanlagen oder Solaranlagen gezielt drosseln.

Daneben könnte es in Zukunft auch viele kleinere Energieerzeuger zu einem virtuellen Kraftwerk zusammenfassen. In einer solchen Einheit würde die Erzeugung von Strom nicht so großen Schwankungen unterliegen wie bei einem einzelnen Windrad oder einer einzelnen Solaranlage. Zusammen mit Lastverschiebungen und Stromspeichern lassen sich so Netzschwankungen im System ausgleichen.

Auch Stromverbraucher profitieren von intelligenten Stromnetzen: Denn richtet sich der Preis des Stroms nach dem Angebot, könnten Verbraucher in Zukunft mit zeitvariablen Tarifen Kosten sparen. Sie können dann z.B. die Spülmaschine nachts einschalten, wenn ohnehin gerade viel Energie in der Umwelt verfügbar ist und diese somit weniger kostet. Das hilft Verbrauchern nicht nur dabei, Stromkosten zu sparen, sondern auch in Spitzenzeiten die Netze zu entlasten und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. 

Denkt man noch einen Schritt weiter, sollen sich zukünftig smarte Geräte selbst einschalten, wenn gerade ein Überangebot von Strom vorhanden und dieser damit günstig ist. So sind z.B. smarte Waschmaschinen oder eine Smart-Grid-Wärmepumpe denkbar.

Wer sich als Privathaushalt oder Betrieb für eine eigene grüne Energieversorgung – z.B. durch eine Photovoltaikanlage oder ein Blockheizkraftwerk – entscheidet, könnte zudem mit einem Smart Grid selbst aktiv am Stromhandel teilnehmen. Werden mehrere kleine Stromproduzenten durch das intelligente Netz miteinander verknüpft, sichern nicht nur alle gemeinsam die Netzstabilität, sondern tragen auch einen eigenen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz bei.

In Deutschland, der Schweiz und Österreich werden Smart Grids bereits heute in Modellregionen umgesetzt. Noch ist weitere Forschung und Entwicklung notwendig – auch und vor allem, um noch vorhandene Sicherheitslücken zu schließen. Denn sind die gegebenen Sicherheitsstandards fehlerhaft, kann ein Smart Grid gehackt werden. Klar ist aber auch: Ohne intelligente Stromnetze ist der Umstieg auf eine nachhaltige Energieversorgung nicht möglich.

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