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23.9.2020
SmartQuart-Lexikon – Heute: Smart Grid

Paul arbeitet in einer Marketingagentur. Heute sitzt er an seinem Rechner im Homeoffice. Hektisch schaut er auf die Uhr. In 30 Minuten braucht sein Chef die Präsentation für den Vortrag am nächsten Tag. Da seine Konzentration nachlässt, schaltet er die Kaffeemaschine ein – Paul nimmt die heiße Tasse Kaffee, knipst das Licht auf dem Schreibtisch an und will sich an die Arbeit machen. Doch da ertönt ein Warnsignal aus den Laptopboxen. Der Akku ist fast leer, schnell steckt er das Netzteil in die Steckdose und fängt an.

Für viele Menschen ist das Beispiel von Pauls Arbeitstag eine vertraute Situation. Sie bleibt unauffällig, so lange genug Strom zur Verfügung steht – andernfalls hätte Paul auf den Kaffee, das Licht sowie sein Arbeitsgerät verzichten müssen.  Wie schaffen wir es also die lückenlose Versorgungsicherheit auch in den Zeiten der Energiewende aufrecht zu erhalten?

Mit Blick auf die Energiewende ist der Weg vorgezeichnet: In Zukunft werden es nicht mehr große, zentrale Kraftwerke sein, die das städtische Leben in Gang halten. Kleine, grüne, dezentrale Erzeugungsanlagen werden den Strombedarf abdecken müssen. In Deutschland sind dies vor allem PV-Anlagen oder Windräder. Doch die Einspeisung aus diesen Quellen ist volatil. Das bedeutet, dass die Erzeugung unregelmäßig und nicht planbar ist. Denn an manchen Tagen bleibt der Wind aus oder die Sonne scheint nicht so stark – die Anlagen erzeugen dann auch weniger Strom. Deshalb bedarf es intelligenter Konzepte, damit die Versorgungssicherheit in Deutschland dennoch auf dem gewohnt hohen Niveau gehalten werden kann. Dazu müssen die grünen Energiequellen miteinander verknüpft, zentral gesteuert und mit dem Verbrauch in Einklang gebracht werden. Hier kommen die Digitalisierung und die so genannten „Smart Grids“, also die intelligenten Stromnetze, ins Spiel. Sie stellen sicher, dass Strom immer da ankommt, wo er gebraucht wird – und das zu jeder Zeit. Smart Grids verbinden mit Hilfe moderner Kommunikationstechnik die verschiedenen Komponenten des Energiesystems, wie die Stromerzeugung und den Stromverbrauch, und stimmen diese aufeinander ab. So kann erneuerbare Energie besser in das Stromnetz integriert und das Netz optimal ausgelastet werden. Teurer Netzausbau wird so reduziert.

Zu den „Smart Grids“ gehören verschiedene intelligente Anlagen, wie zum Beispiel: „Smart Meter“ und Anlagen zum Netzmonitoring sowie Energiespeicheranlagen. Smart Meter sind intelligente Stromzähler. Sie erfassen den Stromverbrauch, aber auch die Erzeugung, von z.B. Privathaushalten oder Betrieben. Dadurch, dass sie diese Informationen dann an den Netzbetreiber senden, erhält dieser die Möglichkeit, das Netz besser zu steuern. So können eine zeitgenaue Erzeugung, der Verbrauch und die Netzbelastung intelligent und automatisiert aufeinander abgestimmt werden. In den Anlagen zum Netzmonitoring laufen alle Informationen zusammen, auf dessen Basis ein Angebotsüberschuss oder eine hohe Nachfrage ausgeglichen werden kann.  Damit dieser Ausgleich auch in Zeiten geringer Einspeisung aus erneuerbaren Energien erreicht werden kann, brauchen wir Speichertechnologien. Diese sind für ein intelligentes Verteilnetz entscheidend.   An besonders sonnigen oder windigen Tagen, wird zeitweise mehr Strom erzeugt, als verbraucht wird. Dieser überschüssige Strom kann dann gespeichert und bei Bedarf wieder ins Netz abgegeben werden. Mit Hilfe von Speichern können Netzschwankungen ausgeglichen werden.

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Die Stabilität im Netz, also ein ausgeglichenes Verhältnis zwischen Erzeugung und Verbrauch, ist sehr wichtig, damit die Versorgungssicherheit gewährleistet werden kann. Diese Stabilität bei der volatilen Einspeisung und auch dem veränderten Verbrauchsverhalten, z.B. durch die Elektromobilität, aufrecht zu erhalten, ist die große Herausforderung der Netzbetreiber. Und die Herausforderungen werden noch zunehmen: Der Anteil der erneuerbaren Energien im Stromsektor beträgt bereits heute über 40 Prozent und wird in den kommenden Jahren deutlich weiter wachsen.

Hier kommt eine Stärke des „SmartQuart“-Konzepts ins Spiel: Über eine dezentrale Sektorkopplung innerhalb der Quartiere wird der Verbrauch und die Erzeugung bereits auf kommunaler Ebene optimiert. Zudem sind die vielfältigen grünen Energiequellen über die Quartiersgrenzen hinaus miteinander vernetzt. So ist der Austausch von Energie und die intelligente Vernetzung durch „Smart Grids“ ein Kernelement des Projekts – alles gesteuert durch den „SmartQuart-Hub“. Wenn in einem der Quartiere ein Überschuss produziert wird, wird dieser einem anderen zur Verfügung gestellt. So sorgt das intelligente Netz des „SmartQuart“ dafür, dass die Versorgungssicherheit lückenlos gewährleistet ist. Innovationen wie diese sind es, die die deutsche Energiewende unterstützen. Damit Menschen wie Paul immer dann Strom zur Verfügung haben, wenn sie ihn brauchen.

Quellen:

https://www.bmwi-energiewende.de/EWD/Redaktion/Newsletter/2019/05/Meldung/direkt-erklaert.html#:~:text=Damit%20das%20Smart%20Grid%20die,%22Internet%20der%20Energie%22%20bezeichnet.

https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Artikel/Energie/intelligente-netze.html

https://news.innogy.com/smartquart-wird-erstes-reallabor-der-energiewende/#

https://www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/was-ist-ein-smart-grid