Smart Grids: Innovation oder längst Standard?

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Der Begriff „Smart Grid“ dient zur Beschreibung einer Vielzahl von Funktionen: Von der Steuerung der Erzeugung, der Verbraucher, dezentraler Energieeinspeisung, Optimierung des Kraftwerksparks bis hin zur Visualisierung des Verbrauchs beim Anwender.

Der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI) schreibt im Rahmen des Forschungsschwerpunkts, Entwicklung einer „intelligenten“ Infrastruktur zur Stromversorgung mit hoher Anpassungsfähigkeit an sich schnell verändernde Anforderungen (Smart Grid)’:

„Generell gilt, dass die Evolution zum „Smart Grid“ bedeutet, dass ein Paradigmenwechsel stattfindet: aus der heutigen statischen Konzeption der Infrastruktur und einer Nutzung „wie gebaut“ hin zu einer dynamisch sich anpassenden ‚lebendigen’ Infrastruktur mit einem proaktiven Management des Betriebes.“

Seit Jahren sind Smart Grids in den Bereichen etabliert, in denen sie notwendig sind bzw. die Effizienz steigern:

  • Jedes Energieversorgungsunternehmen versucht seinen Kraftwerkspark so einzusetzen, dass eine kostenoptimale Vorsorgung gewährleistet ist. Hierzu werden die Kraftwerke zu einem virtuellen Kraftwerk zusammengeschaltet und es wird zentral eine Kraftwerkseinsatzplanung erstellt.
  • Stromnetze sind bei einem Netzfehler durch die selektive Schutztechnik (Strom- oder Zeitstaffelung) in der Lage fehlernah abzuschalten. Der Einbau weiterer Überwachungs- und Steuerungssysteme (z.B. FACTS) würde bei Netzen mit hoher Auslastung zu bestimmten Zeiten die Belastbarkeit erhöhen und den heute technisch notwendigen Sicherheitszuschlag verringern. Jedoch kann der Netzausbau durch eine stetige Steigerung der Auslastung anhand von intelligenten Systemen  zeitlich nur verzögert und nicht ersetzt werden.
    Ein proaktives Netzmanagement setzt ein Netz mit genügend freien Kapazitäten voraus um sinnvoll agieren zu können.
  • Um eine Wartung nur bei Bedarf und nicht mehr nur zeitgesteuert durchführen zu können, sind elektrische Schaltanlagen teilweise schon mit Sensoren ausgestattet, welche z. B. die Gas- oder Ölqualität bewerten und bei Bedarf eine Wartung anfordern.
  • Abschaltbare Lasten können zur Verringerung der Spitzenlast beitragen. In der Industrie ist jedoch zunehmend eine Abkehr vom Spitzenlastmanagement zu beobachten, da die Abschaltung von Produktionsmaschinen eine geringere Ausnutzung der Maschinen und Produktionsverzögerung bedeutet. Dies ist häufig weitaus teurer als eingesparte Leistungskosten durch Spitzenlastsenkung. Ist z. B. in einem Bürogebäude die Lüftungsanlage zur Zeit der Spitzenlast abschaltbar, so stellt sich die Frage, ob sie nicht verzichtbar wäre oder während der gesamten Betriebszeit gedrosselt laufen sollte. Nur elektrische Verbraucher mit thermischen Speichern (Nachtspeicheröfen, Gefriergeräte, Kühlhäuser) sind zeitweise abschaltbar, wodurch der Bedarf auf eine spätere Zeit verschoben wird.
  • Die Energieeinspeisung von Windparks und Solaranlagen ist nur in bestimmten Grenzen bezüglich Spannungsniveau und Frequenz erlaubt. Verlässt das Versorgungsnetz diese Parameter, so dürfen diese Anlage nicht mehr einspeisen. Bei Windkraftanlagen gibt es heute schon an windreichen Tagen Vorgaben, zeitweise den Windpark angedrosselt zu fahren, um die Netze nicht zu überlasten.
  • Bürogebäude sind häufig mit einem Gebäudemanagement ausgestattet, welches Funktionen wie Beheizung, Kühlung, Lüftung und Verschattung steuert und bei Fehlern Warnmeldungen an das Betriebspersonal abgibt.
  • Die Kompaktstationen von Nah- und Fernwärmenetzen werden immer häufiger mit Komponenten zur Kommunikation zwischen Heizzentrale und Verbraucher ausgestattet, um das Netz besser einstellen zu können und Fehler schneller beheben zu können.

Viele der durch Smart Grids vorhandenen Potenziale der Energieeinsparung und Netzoptimierung sind schon gehoben, da bereits intelligente Komponenten eingesetzt werden. Nur in wenigen Fällen gibt es Anwendungen, in denen trotz Optimierungspotenzial noch keine „intelligenten Komponenten“ eingesetzt werden. Wirtschaftliche Interessen verhindern zudem häufig eine Optimierung. So fährt z.B. jedes EVU seinen Kraftwerkspark für sich optimal, daher gibt es keine gesamte Optimierung. Zum Teil verhindert auch die Liberalisierung den für eine Optimierung notwendigen Datenaustausch.

 

Ansprechspartner: Dipl.-Ing. Thomas Gobmaier