Smart Grid

Zukunft derStromnetze: Intelligent

Nicht nur die Gebäude und dessen Bestandteile werden zunehmend intelligenter. Unter dem Begriff «Smart Grid» soll in Zukunft auch das Stromnetz intelligent gesteuert sein. Gerade mit dem zunehmenden Ausbau der erneuerbaren Energien gewinnt dieses Thema an Relevanz.

Die Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen bringt nebst der Umweltfreundlichkeit weitere grundlegend andere Eigenschaften mit sich. Der zunehmende Ausbau führt dazu, dass die Produktion dezentraler wird und stärker schwankt. Um auch unter diesen Voraussetzungen eine kontinuierliche Energieversorgung sicherzustellen, erfordert dies entweder einen Ausbau der herkömmlichen Netze oder intelligent gesteuerte Netze, sogenannte Smart Grids.

Ein Netz wird dann intelligent, wenn innerhalb ein Informationsaustausch erfolgt, mit dessen Hilfe die Stromerzeugung, der Verbrauch und die Speicherung dynamisch gesteuert werden können. Durch die Kommunikation zwischen den verschiedenen Akteuren des Netzes werden verschiedene Verbrauchsprofile und Energien aus verschiedenen Quellen berücksichtigt. Die Folge ist ein automatisierter Ausgleich zwischen Produktion und Verbrauch. Das bedeutet, dass sich einerseits die Stromproduktion der Nachfrage ausrichtet und sich umgekehrt der Verbrauch dem vorhandenen Angebot anpasst.

Rollen im intelligenten Stromnetz

In einem Smart Grid gibt es verschiedene Elemente, die entsprechende Funktionen übernehmen müssen. Wie auch beim Smart Home üblich, braucht es eine Steuerung, die alle Informationen zusammenführt (Produktion, Nachfrage, Prognosen) und sozusagen die Rolle eines Gehirns im System übernimmt. Damit dieses zuverlässig auf Änderungen im Netz reagieren kann, wird aktuell noch an Algorithmen geforscht. Mittels Speichern können Überschüsse aus erneuerbaren Energien zeitversetzt eingesetzt und somit Lastspitzen vermieden werden. Auch heimische Speicheranlagen können hierzu beitragen. Somit werden Defizite als auch Überangebote abgefedert, was zur Stabilisierung des Netzes beiträgt. Für die Versorgung von Städten werden in Zukunft dezentral viele kleine Energiequellen zuständig sein. Ein Smart Grid fasst diese zu virtuellen, grossen Einheiten zusammen und mindert somit die Auswirkungen der schwankenden, einzelnen Quellen. Ein weiterer wichtiger Bestandteil sind intelligente Stromzähler (Smart Meter). Sie übermitteln den Verbrauch des Endkunden an den Netzbetreiber. Verbraucher profitieren davon, indem es hiermit möglich sein wird, dynamische Preismodelle zu etablieren. Ein Szenario ist, dass ein Gerät sich automatisch an einem Zeitpunkt einschaltet, an dem gerade viel Energie verfügbar ist und dementsprechend der Strom besonders günstig ist. Private Erzeuger von z. B. Solarstrom können mit intelligenten Zählern innerhalb vom Smart Grid am Stromhandel teilnehmen. Auch Elektroautos übernehmen im Smart Grid die Rolle eines Speichers. Fahrzeuge, die besonders lange an der Steckdose sind, können auf einen Überschuss im Netz warten, um den Ladevorgang zu starten.

Relevanz der Intelligenz

Früher war alles einfacher: Energie wurde produziert und floss in eine Richtung, zum Verbraucher. Mit den nachhaltigen Trends wird die Energiewende vorangetrieben und aus strukturellen Gründen auch Energie ins Netz zurückgespiesen. Damit die Gesellschaft auch in Zukunft stabil mit Energie versorgt wird, muss ein Stromnetz wissen, wann wo wie viel Energie verfügbar und nachgefragt wird. Nur so kann es auf Umwelteinflüsse reagieren, die aufgrund der zunehmenden erneuerbaren Energien stetig zunehmen.

Wo steht die Schweiz?

Gemäss Informationen von Swissgrid umfasst das Schweizer Stromnetz rund 6700 Kilometer, auf dem elektrische Energie mit 380 und 220 Kilovolt Spannung transportiert wird. Daneben gehören rund 147 Schaltanlagen dazu. 40 000 Messpunkte bilden das Stromnetz akribisch genau ab und tragen zur hohen Stabilität des Schweizer Netzes bei. Dazu kommen rund vier Millionen angeschlossene Nutzer und ca. 100 000 dezentralisierte Produktionsanlagen (Quelle: Axpo). Um in dieser Grössendimension Daten in Echtzeit zu verarbeiten, braucht es fortgeschrittene Technologien. Als wichtiger Schritt zählt der Roll-out der intelligenten Stromzähler. Bis Ende 2027 sollen diese bei 80 Prozent aller Stromkunden installiert werden. Die Grundlage für den Einsatz bildet das revidierte Energiegesetz per 1. Januar 2018. Die Roadmap des BFE beantwortet die Frage, wie ein Smart Grid in der Schweiz ausgestaltet sein kann und initiiert ein koordiniertes Vorgehen. Zum Zeitpunkt der Erstellung der Roadmap (2015) waren bereits nahezu alle Smart-Grid-Technologien technisch verfügbar. Einzelne davon haben sich in der Zwischenzeit auch als Standardlösung etabliert. Auf regulatorischer Ebene gilt es in den nächsten Jahren noch Hemmnisse zu beseitigen (z. B. Thema Datensicherheit).

Was das Stromnetz der Zukunft können muss

• Strom in beide Richtungen transportieren (wenn Verbraucher zu Erzeugern werden)

• Speicherkapazitäten auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene

• Flexiblere Produktion durch eine Echtzeit-Anpassung bei kleineren Anlagen

• Flexiblere Gestaltung der Nachfrage: Besseres Lastmanagement