„Smart Grid“-Technologie wird mittlerweile weltweit in modernen Stromnetzen implementiert. Viele Länder haben ihre Stromnetze mit „Smart Grid“-Systemen gestärkt, die aktive Überwachung, Verteilungsoptimierung, Benachrichtigung bei Ausfällen und viele weitere Funktionen bieten. Und indem mehr „benachbarte“ Technologien in die Datenerfassung und -verarbeitung der Versorger integriert werden, wird das Smart Grid schrittweise weiterentwickelt.
Solarstrom und Batterietechnologie sind Beispiele für benachbarte Technologien, die nennenswerten Anteil an der Energieeffizienz im Smart Grid haben. Obwohl Solarenergie schon lange eine Alternative zum herkömmlichen Strom aus dem Stromnetz ist, haben erst die technischen Fortschritte bei Sonnenkollektoren, Leistungswechselrichtern, Smart Meter und Batterien dazu geführt, dass diese früher seltene Energiequelle mittlerweile in den Stromnetzen von Wohn- und Gewerbeeinrichtungen üblich geworden ist. Dieser Artikel befasst sich mit der Frage, wie Smart Grids und erneuerbare Energien kombiniert werden können, um die Verteilung von Strom effizienter zu gestalten und die Treibhausgasemissionen weltweit zu reduzieren.
Moderne erneuerbare Energie
Beim Neubau von Wohngebäuden kommen mittlerweile in vielen Teilen der Welt Sonnenkollektoren zum Einsatz. In Kalifornien müssen beispielsweise alle neuen Wohngebäude mit Fotovoltaikanlagen (PV-Anlagen) ausgestattet werden, die in die elektrischen Systeme der Wohngebäude integriert sind (unter DSIREUSA.org finden Sie eine vollständige Liste aller Richtlinien und Förderprogramme für den Einsatz von Fotovoltaikanlagen in den USA). Diese PV-Anlagen werden üblicherweise in das Versorgerstromnetz integriert, um den automatischen Stromtransport in beide Richtungen zu ermöglichen. Dieses Verfahren zur Stromverteilung schafft für die Versorger höchste Energieeffizienz im Smart Grid und kann die erforderliche Stromproduktion aus fossilen Brennstoffen reduzieren. Zugleich wird der Strom näher am Ort der Erzeugung verbraucht.
An einem sonnigen Tag kann ein einzelner PV-Sonnenkollektor nahezu 2 kWh Strom produzieren. Das entspricht dem Verbrauch eines einzelnen LED-Leuchtmittels in acht Tagen. Die meisten Solarinstallationen für Wohngebäude bestehen aus 5 bis 20 Sonnenkollektoren und erzeugen täglich Hunderte Kilowattstunden Strom. In Wohngebäuden wird über den Tag oft nur wenig Strom verbraucht und die überschüssige Energie kann gespeichert oder eingespeist werden.
Wenn ein Wohngebäude nicht mit einem lokalen Batteriespeicher ausgestattet ist, wird die überschüssige Energie in das Versorgernetz eingespeist und für die bedarfsbasierte Energiebereitstellung des Versorgers genutzt. Versorger, die Energie von unabhängigen PV-Produzenten „ernten“, „bezahlen“ diese Produzenten häufig mit verbrauchsabhängigen Preisnachlässen oder durch unmittelbare Rückzahlungen für eingespeiste Energie.
Vorteile für Versorgungsunternehmen
In Energienetzen entstehen die größten Verluste aufgrund von Ineffizienzen des Systems bei der Verteilung der Energie. Für Versorgungsunternehmen ist die lokale Energieproduktion von Vorteil, weil sie die Übertragungswege für den Strom ebenso wie den Produktionsbedarf deutlich reduziert. Ist ein Wohngebäude nicht mit einer Fotovoltaikanlage ausgestattet, muss das Versorgungsunternehmen sämtliche benötigte Energie bereitstellen. Das Versorgungsunternehmen erzeugt die Energie (häufig in Kraftwerken, die mit fossilen Energieträgern betrieben werden) und überträgt sie dann über lange Strecken bis zum Verbrauchspunkt.
Wenn ein in der Nähe befindlicher PV-Produzent überschüssige Energie in das Netz einspeist, kann diese Energie an andere Konsumenten weitergeleitet werden. Dies reduziert den von Kraftwerken zu deckenden Energiebedarf und verkürzt den Weg zum Verbrauchspunkt. Diese verkürzten Übertragungsstrecken senken indirekt die Treibhausgasemissionen und zudem die Betriebskosten des Versorgungsunternehmens.
Fotovoltaik und Batteriespeicherung
Batteriespeichersysteme für Wohn- und Gewerbegebäude erweitern die „Smart Grid“-Technologie für erneuerbare Energien um eine zusätzliche Dimension, weil sie auch nachts lokale Energie für Konsumenten oder das Versorgungsunternehmen bereitstellen können. Im Winter ist der Energieverbrauch in Wohngebäuden dann am höchsten, wenn keine Energie erzeugt wird.
Beleuchtung, Kochen und der Betrieb von Fernsehgeräten erfolgen meistens zu Zeiten, in denen Sonnenkollektoren aufgrund der Dunkelheit keinerlei Strom mehr erzeugen. Große Batteriesysteme können die von Fotovoltaikanlagen im Lauf des Tages erzeugte Energie speichern, um den Konsumenten zu anderen Zeiten mit Strom zu versorgen. Außerdem können sie Strom in das Versorgernetz einspeisen, wenn er vom erzeugenden Konsumenten nicht vollständig verbraucht wird. Sobald diese Batteriesysteme massenhaft eingesetzt werden und in das Netz integriert wurden, bilden sie einen Netzspeicher, der jederzeit auf Netzebene genutzt werden kann.
Smart Grid und erneuerbare Energie
„Smart Grid“-Technologien sollen den Verbrauch fossiler Brennstoffe reduzieren, die Erzeugung von Energie aus erneuerbaren Quellen steigern, die Effizienz des Verteilersystems optimieren und Strom für den Konsumenten erschwinglich machen. Fotovoltaikanlagen und Batteriespeichersysteme machen das Smart Grid effizienter. Diese Systeme glätten die Bedarfskurve im Netz, mildern damit die Netzbelastung, senken die Wartungskosten für das Netz und reduzieren die Treibhausgasemissionen. Mit diesen Weiterentwicklungen des Smart Grids sparen Verbraucher und Versorgungsunternehmen bares Geld.
