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Energiefluss bedarfsgerecht steuern

 

Die Erzeugung und die Nutzung der elektrischen Energie erfolgt nicht nach vorgegebenen Mustern. Deshalb muss das Stromnetz der Zukunft mehrschichtig und intelligent werden, quasi denken lernen in bedarfsgerechten Strukturen. Das Schlagwort bzw. der Begriff, der mit dieser Notwendigkeit verbunden ist, lautet Smart Grids.

Die Interpretation des Begriffs ist jedoch nicht einheitlich und vielfach irreführend. Smart Grids - intelligente Stromnetze - sollen einerseits das Zusammenspiel von Energieangebot und Energienachfrage unterstützen, andererseits die Integration der Erzeugung aus erneuerbaren Energien ermöglichen. Für das Stromnetz der Zukunft müssen neue, intelligente Technologien und Dienstleistungen entwickelt werden.

Smart Grids vernetzen Stromproduzenten stärker mit Stromkonsumenten und gelten als eine der Lösungen für den Ansturm von Energieeinspeisungen aus erneuerbaren Energiequellen in das Stromnetz. Smart Grids sollen die Energieversorgung durch das Zusammenspiel von Erzeugung, Speicherung, Netzmanagement und Verbrauch in einem Gesamtsystem effizienter machen. Des Weiteren erlauben Smart Grids über eine gleichmäßigere Auslastung der Netze einen effizienteren Betrieb von Kraftwerken und werden letztlich einen bedeutenden Beitrag zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes liefern.

Da die Smart Grid-Technologien und -Konzepte für den Einsatz in intelligenten Stromnetzen in Zukunft national und international stark an wirtschaftlicher Bedeutung gewinnen werden, eröffnen sich für die Netzwerkpartner Möglichkeiten, sich am stark wachsenden nationalen und internationalen Markt zu etablieren und positionieren. Zudem werden

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Mit DEMS Compact bietet die Siemens den Stadtwerken einen Cloud-basierten Webservice für virtuelle Kraftwerke an, der es Stadtwerken ermöglicht, dezentrale Energieressourcen der Kunden zusammenzuschalten und die gebündelte Leistung einem virtuellen Kraftwerk zur Vermarktung anzubieten.

hochqualifizierte Forschung und Entwicklung, Produktionsarbeits- und Ausbildungsplätze geschaffen. Aber in keinem Fall sind Smart Grids nur auf die unterste Netzwerkebene begrenzt.

 

Smart Grids verbinden Erzeuger und Verbraucher

 

Während bislang Stromnetze mit zentraler Stromerzeugung dominieren, geht der Trend hin zu dezentralen Erzeugungsanlagen, sowohl bei der Erzeugung aus fossiler Primärenergie durch kleine KWK-Anlagen als auch bei der Erzeugung aus erneuerbaren Quellen wie bei Photovoltaikanlagen, solarthermischen Kraftwerken, Windkraftanlagen und Biogasanlagen. Dies führt zu einer wesentlich komplexeren Struktur, primär im Bereich der Lastregelung, der Spannungshaltung im Verteilnetz und zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität. Kleinere, dezentrale Erzeugeranlagen speisen im Gegensatz zu mittleren bis größeren Kraftwerken auch direkt in die unteren Spannungsebenen wie das Niederspannungsnetz oder das Mittelspannungsnetz ein.

Generell werden elektrische Energieversorgungsnetze auf die mögliche Höchstbelastung ausgelegt. Die Reduktion jener Höchstbelastung und die zeitliche Verlagerung der zu übertragenden Energie in Zeiten mit geringerer Auslastung ermöglicht die notwendige Netzinfrastruktur kleiner auszulegen und führt dadurch zu Kostenvorteilen auf der Betreiberseite. Hierbei bleibt die insgesamt übertragene Energiemenge in etwa gleich, es wird nur die Auslastung der Netze optimiert. Kostenvorteile und Versorgungssicherheit sind daher Anreize für die Netzbetreiber, teure Lastspitzen zu vermeiden und im theoretischen Idealfall nur einen möglichst zeitlich konstanten Lastanteil, welcher über dem so genannten Grundlastanteil liegt, zu haben. Diese Nivellierung der Last kann mittels intelligenter Netze durch automatische Steuerungen und Kontrolle von Verbrauchsanlagen im Rahmen einer Laststeuerung erfolgen.

Eine Eigenschaft jener Netze ist die Möglichkeit, Zustandsinformationen und Lastflussdaten aus den einzelnen Netzelementen, z. B. von Erzeugungsanlagen, Verbrauchern (Haushalte oder Industrieanlagen) oder auch Transformatorenstationen, in Echtzeit abrufen und verarbeiten zu können. Ein intelligentes Stromnetz bezieht neben den Produktionsanlagen auch größere Verbraucher wie Wärmepumpen, Warmwasserspeicher, Tiefkühler, Autobatterien usw. in das Netzmanagement mit ein.

 

Aufbau eines intelligenten Stromnetzes

 

Ein intelligentes Stromnetz integriert sämtliche Akteure auf dem Strommarkt durch das Zusammenspiel von Erzeugung, Speicherung, Netzmanagement und Verbrauch in ein Gesamtsystem. Kraft- und Speicherwerke werden bereits heute so gesteuert, dass stets nur so viel Strom produziert, wie benötigt wird. Intelligente Stromnetze beziehen in diese Steuerung die Verbraucher sowie dezentrale kleine Energielieferanten und -speicherorte mit ein, sodass einerseits ein zeitlich und räumlich homogenerer Verbrauch entsteht und andererseits prinzipiell inhomogene Erzeuger (z. B. Windkraft) und Verbraucher (z. B. Beleuchtung) besser integriert werden können.

Die Stromspeicherung, welche aufgrund der schwankenden Erzeugung erneuerbarer Energien an Bedeutung gewinnt, wird seit langem mit Hilfe von Speicherkraftwerken realisiert. Hinzu kommen beispielsweise dezentrale Speicher wie Fahrzeugakkumulatoren, was jedoch derzeit noch fernab der Kostendeckung ist.

Autor: Wolfgang Klinker

Literaturhinweis

http://de.wikipedia.org/wiki/Intelligentes_Stromnetz

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