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Smart Grids

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

25.08.2020

Letztes Update

08.04.2022

Smart Grids – Intelligente Stromnetze für eine sichere Versorgung in der Zukunft

Inhalt des Wiki-Artikels

Smart Grid einfach erklärt

Smart Grids sind intelligente Stromnetze, die Erzeugung, Speicherung und Verbrauch von Energie miteinander verknüpfen. Die einzelnen Komponenten werden mittels Informations- und Kommunikationstechnologien vernetzt, über dezentrale Energiemanagementsysteme koordiniert und zentral gesteuert. In einem Smart Grid werden Fluktuationen ausgeglichen, die durch die unstete Einspeisung von erneuerbaren Energien entstehen. Neben Strom werden auch Daten über Smart Grids transportiert, die Netzbetreiber über die Energieproduktion und den Verbrauch informieren.1

Definition von Smart Grid und Smart Market

Der englische Begriff Grid bezeichnet das konventionelle, bereits bestehende Netz. Mittels informationstechnischen und regeltechnischen Erweiterungen wird dieses Netz zu einem Smart Grid ausgebaut. Intelligente Netze sind steuer- und regelbar, ihre Kapazität kann auf diese Weise voll ausgeschöpft werden. Da Smart Grids auch Daten übermitteln, ist es möglich, den Zustand des Systems zu überwachen und bei Bedarf lokal einzugreifen – dadurch wird die Netzstabilität erhöht. Außerdem kann dezentral erzeugter Strom eingespeist und an übergeordnete Spannungsebenen weitergegeben werden, ohne dass die Netzsicherheit beeinträchtigt wird. Gerade im Hinblick auf die Wende hin zu erneuerbaren Energien ist dies von hoher Relevanz.

Smart Grids: intelligente Netze

In konventionellen Netzen feststehende Parameter sind in Smart Grids variabel, so können zum Beispiel Kapazitäten über die Seiltemperatur erhöht oder die Flussrichtung des Stroms geändert werden. Energie kann also nun nicht mehr nur zum Verbraucher hin, sondern auch von ihm weg ins Netz transportiert werden, wenn er, beispielsweise über eine Photovoltaikanlage, selbst Strom erzeugt. Für Smart Grids gibt es eine engere und eine weitere Definition. Letztere umfasst den gesamten Netzzubau im Rahmen der Energiewende, also auch den weiteren Ausbau des konventionellen Netzes. Die engere Erklärung bezieht sich nur auf die technische Weiterentwicklung und die Aufrüstung des konventionellen Netzes, um es steuerbar und reaktionsfähiger zu machen.

Dienstleistungen im Smart Market

Der Begriff Smart Market bezieht sich auf den Bereich außerhalb des Netzes, in dem Energiemengen oder Dienstleistungen, die damit in Bezug stehen, gehandelt werden. Die Unterscheidung von Marktsphäre und Netzsphäre beruht vor allem darauf, ob es um Energiemengen beziehungsweise Energieflüsse oder um Kapazitäten geht. Während die Tätigkeit von Netzbetreibern auf die Bereitstellung, Optimierung und Maximierung von Netzkapazitäten ausgerichtet ist, sind im Smart-Market-Bereich viele verschiedene Dienstleister aktiv, zum Beispiel Aggregatoren oder Energieeffizienzdienstleister. Durch variable, von der Verfügbarkeit abhängige Stromtarife sorgen Effizienzdienstleister für eine Verlagerung der Energieflüsse. Aggregatoren sind Energiehändler, die flexibel agieren, aber keine eigenen Bilanzkreise bewirtschaften, die Bezeichnung ist allerdings bisher nicht eindeutig definiert.2 Einen Vorschlag für ein Aggregator-Modell hat die Bundesnetzagentur aber bereits vorgelegt.

Das Angebot auf dem Smart Market ist von der Netzkapazität abhängig. Die Funktionsweise kann durch eine sogenannte Kapazitätsampel verdeutlicht werden: Steht die Ampel auf Grün, können alle Marktteilnehmer ihre Pläne verwirklichen, es ist kein Eingreifen notwendig. Gelb weist auf einen Übergangsbereich hin, gegebenenfalls muss sich der Netzbetreiber einschalten, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Bei Rot muss der Netzbetreiber eingreifen, entweder durch Abschaltungen oder im jeweiligen Fall passende Anweisungen, da die vorhandenen Kapazitäten die Nachfrage nicht befriedigen können. Durch die Kombination von Smart Grids mit Smart Markets soll einerseits die nutzbare Kapazität des Stromnetzes insgesamt erhöht, andererseits die Durchschnittsauslastung optimiert werden. Auf diese Weise soll die Wirtschaftlichkeit des Netzausbaus sichergestellt werden.

Smart Grids in Deutschland

Die ersten Aktivitäten zum Ausbau von Smart Grids in Deutschland erfolgten im Rahmen des Förderprogramms E-Energy. Bis 3013 wurden sechs Pilotprojekte mit einer Summe von rund 140 Millionen Euro gefördert.3 Der Fokus des Programms liegt auf der Integration von erneuerbaren Energien in intelligente Stromnetze, die digital vernetzt werden, um eine computerbasierte Kontrolle und Steuerung des gesamten Energieversorgungssytems zu ermöglichen. Ziel von E-Energy ist die gleichzeitige Gewährleistung von Versorgungssicherheit, Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit. Im Herbst 2010 wurde das Förderprogramm um das Projekt E-Energy Future erweitert, im Rahmen dessen sowohl nationale als auch internationale Entwicklungen von Smart Grids eruiert und Handlungsempfehlungen für die Zukunft gegeben werden. Außerdem werden marktrelevante Entwicklungen und Potenziale für neue Geschäftsmodelle abgeschätzt.

Zentrale Erkenntnisse aus dem Projekt E-Energy

Aus dem Programm E-Energie wurden 13 zentrale Erkenntnisse in den Bereichen Energieübertragung beziehungsweise Energienetze, Energieverbrauch und Energieerzeugung abgeleitet. So wurde unter anderem festgestellt, dass Energiesysteme, die auf Informations- und Kommunikationstechnologien basieren, die wachsenden Anforderungen aufgrund dezentraler Stromerzeugung und Netzstabilität gewährleisten können. Die bestehenden Netzkapazitäten können durch aktive, teilautomatisierte Smart Grids wirksam ausgeschöpft werden. Durch spezifische Lösungen werden die Kosten für den Netzausbau deutlich verringert, noch dazu ermöglicht intelligente Sekundärtechnik einen Zubau von Erneuerbare-Energien-Anlagen, ohne dass das Netz dafür extra ausgebaut werden muss.

Verbrauch und Einspeisung von Energie sollen durch Anreiz-, Tarif- und Steuerungssignale besser aufeinander abgestimmt werden. Mit Hilfe von Smart Grids kann das Verbrauchsverhalten visualisiert werden, so dass Einsparpotenziale aufgezeigt werden. Regenerative Energien können reibungslos in intelligente Netze integriert werden. Weitere Vorteile bringen virtuelle Marktplätze und Kraftwerke mit sich, dank Ersterer wird der Energiemarkt transparenter und der Zugang für neue Akteure erleichtert. Virtuelle Kraftwerke, also Zusammenschaltungen aus dezentralen Stromerzeugungseinheiten wie Photovoltaikanlagen, Blockheizkraftwerken, Windenergieanlagen, tragen dazu bei, den Energiebedarf vor allem im ländlichen Raum zu decken.

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