Smart-Grid Technologie

21.06.2021 10:22 Von Lukas

Was ist ein Smart-Grid? Was sind die Vorteile dieser Technologie und welche Vorraussetzungen für die Nutzung von Smart Grids gibt es überhaupt? Mit diesen und vielen weiteren spannenden Fragen zum Thema beschäftigt sich dieser Blogbeitrag.

Vernetzung und Steuerung

Ins Deutsche übersetzt, bedeutet Smart Grid intelligentes Netz. Der Begriff stammt aus der Energiebranche und beschreibt die Vernetzung von Stromnetzen mit diversen Komponenten wie Erzeuger, Speicher und Verbraucher. Doch nicht jedes Stromnetz mit solchen Komponenten kann als Smart Grid bezeichnet werden. Um auch als „smart“ zu gelten, benötigt das Stromnetz ein abgestimmtes Management mit echtzeitfähiger und bidirektionaler Kommunikation zwischen den jeweiligen Teilnehmern. Da beispielsweise ein Haus mit einer montierten Photovoltaikanlage sowohl Verbraucher als auch Erzeuger sein kann, muss das Netz bidirektional aufgebaut sein. Bidirektional bedeutet, dass Signale in beide Richtungen übertragen werden. So kann Strom entweder aus dem Netz bezogen oder in das Netz eingespeist werden.

Das Management von Smart Grids verfolgt hierbei die Aufgabe einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb aufrecht zu erhalten. Dadurch können nicht nur vermehrt dezentrale Erzeuger mit volatiler Einspeisung, wie beispielsweise Wind- und Solarstrom, integriert, sondern auch immer neue Technologien in das Netz aufgenommen werden. Außerdem helfen Smart Grids bei der  Steuerung des Stromverbrauchs und können so einen wichtigen Beitrag zur Nachfrageflexibilisierung leisten.

Warum kommen Smart Grids erst jetzt auf und warum begegne ich dem Begriff häufiger?

Die Vorteile von Smart Grids sind vor allem bei zukunftsorientierten Stromnetzen ausschlaggebend. Durch neue Technologien wie Photovoltaik- oder Windkraftanlagen ändert sich das derzeitige Stromnetz mit einem zentralen Erzeuger, hin zu einem komplexeren Netz mit mehreren volatilen, dezentralen Erzeugern. Diese müssen in das Netz integriert werden, um Strom einspeisen zu können. Für die Einspeisung mehrerer dezentraler Erzeuger ist das derzeitige Netz nicht ausgelegt, weswegen eine Reformierung notwendig ist, um mehr Ökostrom nutzbar zu machen.

Die Vorteile von Smart Grids auf einen Blick:
  • Integration erneuerbarer Energien:
    • Weg vom alleinigen zentralen Stromerzeuger, hin zu multiplen dezentralen Stromerzeugern wie Windkraftanlagen oder Photovoltaikanalagen.
  • Dynamische Steuerung:
    • Flexibler Verbrauch und volatile Erzeugung werden in Einklang gebracht um eine effiziente Nutzung der Infrastruktur, der Netzstabilität und der Versorgungssicherheit zu gewährleisten
  • Netzoptimierung:
    • Verbesserung des Gesamtsystems durch z.B. flexible Tarifmodelle, virtuelle Kraftwerke, etc.
Was sind die Voraussetzungen für den Einsatz von Smart Grids?

Für den Einsatz von Smart Grids wird ein Netz mit I³ benötigt. Das bedeutet, dass das Intelligente Netz über die Elemente Information, Interaktion und Integration verfügen muss.

Ohne ausreichend Informationen über die erzeugte bzw. benötigte Strommenge kann das Netz nicht optimal ausgelegt werden. Solche Informationen können beispielsweise über Smart Meter gesammelt werden. Diese ermöglichen eine Fernauslesung des Verbrauchs und bieten die Möglichkeit nicht nur den Verbrauch eines Haushaltes, sondern auch den ins Netzt eingespeisten Strom, zu messen. Des Weiteren muss die Interaktion der dezentralen Erzeuger und Speicher steuer- bzw. regelbar gestaltet sein. Und zu guter Letzt müssen rechtliche und ökonomische Rahmenbedingungen die Integration von dezentralen Stromerzeugern mit geringeren Erzeugungs-Volumina möglich machen.

Wie genau betrifft das Smart Grid die Fahrzeugindustrie?

Mit der Einführung von Smart Grids wird die Energiebranche und die Fahrzeugbranche enger zusammengeführt. Hierbei stellt das Elektrofahrzeug eine weitere wichtige Komponente im Stromnetz dar, die sowohl als Verbraucher, aber auch als Speicher, dienen kann. Diese Fusionierung zwischen Fahrzeug und Smart Grid wird auch als Vehicle-to-Grid-Technologie oder kurz V2G Technologie bezeichnet.

Eines der größten Probleme der E-Mobilität zurzeit betrifft den Ladeprozess. Die auf wenige Stunden konzentrierten Leistungsspitzen bei der Beladung der E-Autos strapazieren das herkömmliche Stromnetz und können sogar zu einer Überlastung dieser führen.

Jedoch ist ein Elektroauto nicht nur Verbraucher in einem Stromnetz, sondern kann auch als mobiler Speicher fungieren. Bei Erzeugungsspitzen kann so überschüssiger Strom in das angeschlossene Elektroauto geleitet werden, welcher dann bei Spitzenlasten wieder zurück ins Netz gespeist wird. Somit können Elektroautos dazu verwendet werden, um das Stromnetz zu stabilisieren.