Strom
Smart Grid – Technologischer Meilenstein für nachhaltige Energie
6. August 2023
Das „Smart Grid“, oder „intelligentes Stromnetz“, ist ein Energiesystem, das mithilfe von modernen Informations- und Kommunikationstechnologien optimiert wird. In diesem Beitrag möchten wir Ihnen mehr über die Bedeutung und die Schlüsselrolle von Smart Grids für die Energiewende erklären.
Darum geht es:
- Wie funktioniert ein digitales Stromnetz?
- Erneuerbare Energien und Smart Grids.
- Kommunikation & Kontrolle im Smart Grid.
Wie funktioniert ein vernetztes und digitales Stromnetz?
Klassische Stromnetze fungieren ähnlich wie ein traditionelles Klassenzimmer: Sie transportieren Strom von isolierten Kraftwerken zu einer Vielzahl von Steckdosen, so wie ein Lehrer Wissen an eine Klasse von Schülern weitergibt. Dieses Einwegsystem ist in beiden Fällen überholt. Ebenso wie der Lernprozess heutzutage interaktiver und partizipativer gestaltet wird, gilt dies auch für das Energieversorgungssystem. Anstelle von einer Einweg-Kommunikation entwickeln sich unsere Stromnetze hin zu einem Modell, das die Rolle des Verbrauchers von einem reinen Konsumenten zu einem Produzenten wandelt. Der Prozess wird so dezentralisiert und umweltfreundlicher.
Smart Grids transportieren nicht nur Energie, sondern auch Daten und ermöglichen so die Kommunikation zwischen allen Beteiligten. In einem Smart Grid sind alle Teilnehmer digital miteinander verbunden und können Informationen in Echtzeit austauschen. Dies bedeutet, dass Erzeuger und Verbraucher miteinander kommunizieren können, was eine ständige Reaktion auf Angebot und Nachfrage ermöglicht und damit eine stabile Energieversorgung gewährleistet.
Die Herausforderungen der erneuerbaren Energien und die Lösungen der Smart Grids
Mit dem Übergang zu erneuerbaren Energien entsteht das Risiko einer instabilen Stromversorgung. Solar- und Windanlagen liefern beispielsweise nur dann Strom, wenn die Bedingungen günstig sind. Hinzu kommt der wachsende Energiebedarf von Elektrofahrzeugen. Smart Grids können jedoch frühzeitig reagieren und bei Bedarf Energie von anderen Quellen wie Biogasanlagen oder aus Energiespeichern umleiten.
Smart Meter, intelligente Messgeräte, ersetzen herkömmliche Stromzähler und ermöglichen die digitale Kommunikation im Smart Grid. Im Vergleich zu traditionellen Stromnetzen, die auf wenigen zentralen Energieerzeugern basieren, setzt das Smart Grid auf eine Vielzahl kleiner und dezentraler Erzeuger.
Übrigens: Smart Grids sind nicht neu. Sie sind bereits in Transportnetzen mit großen Hochspannungsleitungen im Einsatz. Sie werden jedoch auch in untergeordneten Stromebenen, wie Wohngebieten, benötigt.
Die Komponenten eines Smart Grids:
- Stromerzeugung: Energie wird von fossilen Kraftwerken, Solar- oder Windparks erzeugt.
- Übertragungs- und Verteilnetz: Sowohl Strom als auch Daten werden über ein weitreichendes Netz verteilt. Alle Elemente des Smart Grids sind dadurch miteinander vernetzt.
- Zentrales Rechenzentrum: Hier werden die Daten und Informationen gesammelt und zuverlässige Prognosen erstellt.
- Verbraucher: Smart Homes ermöglichen die Kommunikation zwischen Verbrauchern und Energieerzeugern. Mit eigener Energieerzeugung können Verbraucher aktiv am Stromsystem teilnehmen.
Das Smart Grid sorgt für einen ständigen Austausch von Infos und Daten.
Kommunikation, Kontrolle und Überwachung des Energieflusses
Innerhalb eines Smart Grids erfolgt ein ständiger Austausch von Informationen und Daten über den Energieverbrauch und die Übertragung. Dies ermöglicht eine zuverlässige und effiziente Stromversorgung. Hierbei werden sowohl drahtlose als auch drahtgebundene Technologien genutzt. Durch intelligente Geräte wie Smart Meter wird ein bidirektionaler Datenaustausch in Echtzeit ermöglicht.
Das Smart Grid wird über ein zentrales Rechenzentrum gesteuert – in der Regel vollautomatisch. Dort werden alle Echtzeitdaten gesammelt und verarbeitet. Diese Daten dienen als Grundlage für Entscheidungen im Smart Grid. Bei einer Überlastung wird die Stromversorgung automatisch reduziert und das Netz entlastet. Bei Bedarf kann auch die Stromversorgung erhöht werden, um eine erhöhte Nachfrage zu decken.
Ein weiterer wichtiger Aspekt des Smart Grids ist die Möglichkeit, Energie in Energiespeichern zu speichern und bei Bedarf wieder in das Netz einzuspeisen. Dies ist besonders wichtig für erneuerbare Energien und ihre natürlichen Schwankungen.
Die Vorteile von Smart Grids gegenüber herkömmlichen Stromnetzen
- Erhöhte Energieeffizienz: Durch die Messung des Stromverbrauchs ermöglichen Smart Grids eine effiziente Steuerung der Energieerzeugung.
- Optimale Nutzung erneuerbarer Energien: Smart Grids können die Schwankungen von erneuerbaren Energien ausgleichen, da sie Angebot und Nachfrage in Echtzeit anpassen können.
- Weniger Stromausfälle: Das intelligente Netz ist stabiler und kann eine Überlastung ausgleichen.
- Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Netzbetreiber profitieren von der Flexibilität der Smart Grids, da Stromverbrauch und -erzeugung in Echtzeit überwacht und angepasst werden können. Dies ermöglicht eine effiziente Balance von Angebot und Nachfrage und eine bessere Bewältigung von Lastspitzen. Darüber hinaus erlaubt die Anpassungsfähigkeit der Smart Grids, die Integration von dezentralen, erneuerbaren Energieressourcen sowie die Einbindung von Elektroautos und anderen Stromspeichern.
Die Vorteile der Smart Grids liegen klar auf der Hand. Sie machen das Energienetz flexibel, sodass sowohl erneuerbare Energien genutzt, als auch effektiv auf den aktuellen Verbrauch reagiert werden kann. Sie unterstützen eine effiziente und saubere Stromerzeugung, eine stabile und sichere Energieversorgung, reduzieren den Energieverbrauch und erleichtern den Übergang zu erneuerbaren Energien. Mit ihrer Hilfe kann also eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Zukunft gestaltet werden.
