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Smart Grids - Intelligente Stromnetze für die Energiewende

Claudia Mühlbauer
14. Juli 2023

Die Energiewende soll kommen und dafür sind intelligente Stromnetze notwendig. Auch wenn Wind- und Solarenergie den Großteil der Stromerzeugung ausmachen, müssen die Netzstabilität, die Lastregelung und die Spannungshaltung sichergestellt werden. Wir erklären Ihnen, wie das mithilfe von Smart Grids erreicht werden kann und welche Rolle intelligente Stromzähler dabei spielen.

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Was sind Smart Grids?

Ein Smart Grid ist laut Definition ein intelligentes Stromnetz. Intelligent ist es, weil in ihm nicht nur Energie transportiert wird, sondern auch ein Informationsaustausch erfolgt. Es werden also zusätzlich Daten übertragen. Mit diesen sollen die Stromerzeugung sowie der Verbrauch und die Speicherung von Energie dynamisch gesteuert werden. Dazu werden Stromerzeuger, Verbraucher:innen und Netzbetreiber vernetzt und kommunizieren miteinander.

Warum brauchen wir intelligente Stromnetze?

Ein intelligentes Stromnetz wird immer wichtiger, weil Energie heute nicht mehr nur in eine Richtung fließt: Gab es früher noch wenige zentrale Kraftwerke, die alle Verbraucher:innen mit Strom versorgt haben, ist das mittlerweile anders. Heutzutage ist es keine Seltenheit, dass es viele kleine Produzenten gibt. Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellen von Unternehmen sind ebenso gängig wie private Photovoltaikanlagen.

Darüber hinaus erzeugen erneuerbare Energien, die immer wichtiger werden, nicht konstant die gleiche Menge Energie. Auch wenn keine optimalen Wetterbedingungen herrschen, muss sichergestellt werden, dass genügend Energie bei den Verbraucher:innen ankommt. Wird andersherum mehr produziert als verbraucht, werden die vorhandenen Energiespeicher gefüllt. Intelligente Netzwerke erkennen, wann sie diese anzapfen können. So kann ohne aktuelle ausreichende Energiezufuhr dennoch Strom verbraucht werden.

So funktioniert ein Smart Grid

Die Funktionsweise eines Smart Grids basiert stark auf intelligenten Messsystemen, sogenannten Smart Metern. Die intelligenten Stromzähler sind internetfähig und mit einer Kommunikationseinheit ausgestattet. Damit lassen sich der aktuelle Zählerstand sowie der tatsächliche Stromverbrauch und die Nutzungszeit genau erkennen. Durch eine spezielle Schnittstelle ist die Kommunikation zwischen Stromverbraucher:innen, Stromerzeugern, Betreiber:innen der Stromnetze und Energielieferanten möglich.

Die Informationen aus den Smart Metern laufen in einer Zentrale zusammen. Sie verfügt außerdem über Werte zur Produktion und Prognosen zu Stromerzeugung und -verbrauch. Auf dieser Basis kann das Netz gesteuert werden. Über- und Unterproduktionen lassen sich auf diese Weise ausgleichen.

Übersteigt der Strombedarf den Verbrauch, kann das Netz die Kapazitäten aus Energiespeichern nutzen. Das können einerseits große Speicheranlagen sein, andererseits aber auch heimische Stromspeicher oder perspektivisch Elektroautos. In einem Smart Grid können Haushalte sowohl Stromverbraucher als auch -erzeuger sein, etwa mit einer Photovoltaikanlage. Dadurch wird der Markt dezentraler. Mit den intelligenten Zählern können sie aktiv am Stromhandel teilnehmen. Das Smart Grid könnte auch mehrere kleiner Energieerzeuger zu virtuellen Kraftwerken zusammenschließen, wodurch geringere Schwankungen in der Energieerzeugung zu erreichen wären.

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Die Vor- und Nachteile von Smart Grids

Mit einem intelligenten Messsystem können Sie Ihren Stromverbrauch in Echtzeit beobachten und so leicht Stromfresser identifizieren. Generell bietet Ihnen ein Smart Meter eine deutlich bessere und detailliertere Übersicht über Ihre Kosten als ein herkömmlicher Stromzähler. Ihren Stromverbrauch können Sie in der Folge bewusst reduzieren. Da ein intelligenter Zähler die Verbraucherdaten eigenständig durch das Smart Grid an den Energieversorger meldet, ist es auch nicht mehr nötig, den Zähler vor Ort abzulesen. Der vorhandene Strom kann in einem Smart Grid effizient genutzt werden, denn das Netz erkennt, wo Strom benötigt wird, und liefert ihn an diese Adressen. Mit dem Lastmanagement werden Angebot und Nachfrage des Stroms geregelt. Die Netzauslastung wird dadurch optimiert.

Netzbetreiber können die Smart Meter steuern und das Netz dadurch stabilisieren - zum Beispiel, wenn in einer Sonnenstunde extrem viel Solarstrom eingespeist wird oder wenn gleichzeitig sehr viele Menschen ihre Solarautos laden.

Ein Nachteil der Umstellung auf Smart Grids lag bisher vor allem in den höheren Kosten, die auf Verbraucher:innen zukamen. Das ist nicht mehr der Fall, denn Messstellenbetreiber dürfen Privathaushalten künftig nicht mehr als 20 Euro pro Jahr für ein intelligentes Messsystem in Rechnung stellen. Der hauptsächliche Kritikpunkt ist aktuell die Datensicherheit. So argumentieren einige Kritiker:innen, man könne aus dem Verbrauchsprofil des Smart Meters Gewohnheiten der Bewohner:innen ablesen und beispielsweise herausfinden, wann diese verreist sind. Eine andere Befürchtung ist, dass die Stromversorgung im Fall eines Hackerangrffs in Gefahr geraten könnte. Nachteile, die ein Smart Meter tatsächlich mit sich bringt, sind der Stromverbrauch, den das Gerät hat, und die bisher noch geringe Auswahl flexibler Stromtarife, die sich in einem intelligenten Netz anbieten würden.

Das Bundesamt für Sicherheit und Informationstechnik (BSI) gibt sehr hohe Sicherheitsstandards für Smart Meter vor. Die Verarbeitung und Speicherung der Verbrauchsdaten ist für Messstellen- und Netzbetreiber ebenso wie für Stromanbieter streng reguliert.

So können Sie im Alltag von einem Smart Grid profitieren

Nutzen Sie einen intelligenten Stromzähler, können Sie Ihren Stromverbrauch und die Einspeisung Ihres Solarstroms nicht nur optimal nachvollziehen, sondern auch komfortabel verwalten. Ebenfalls ist eine intelligente Heizungssteuerung möglich. In ein Smart Grid lassen sich Wärmepumpen und Solaranlagen ebenso wie Elektroautos integrieren. Ihr E-Auto kann zum Beispiel automatisch laden, wenn viel Strom vorhanden ist. Im Zuge dessen gibt es flexible Stromtarife, die günstiger sind, wenn das Angebot hoch ist. Ebenso lassen sich perspektivisch Smart-Home-Systeme damit verbinden, sodass sich beispielsweise eine Spülmaschine dann automatisch einschaltet, wenn gerade günstiger Strom verfügbar ist. Darüber hinaus können Sie Ihren Stromverbrauch mit einem Smart Meter nachvollziehen, sich Ihr Verbrauchsverhalten bewusst machen und so Stromkosten sparen.

Mann liest mit Handy Strom vom Stromzähler ab
Dank intelligenter Stromzähler müssen Zählerstände nicht mehr manuell abgelesen werden.

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Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert ein Smart Grid?

Ein Smart Grid ermöglicht, dass die Stromerzeugung, der Verbrauch und die Speicherung intelligent gesteuert werden können, indem ein Informationsaustausch innerhalb des Netzes stattfindet.

Warum brauchen wir Smart Grids?

Smart Grids helfen dabei, auch für erneuerbare Energien eine Versorgungssicherheit herzustellen. Die Herausforderung: Regenerative Energien liefern nicht konstant die gleichbleibende Energiemenge. Mithilfe von Energiespeichern und einer intelligenten Steuerung des Stromnetzes können Engpässe, die zum Beispiel wetterbedingt entstehen, ausgeglichen werden.

Was ist ein Smart Meter und was kostet es?

Smart Meter sind intelligente Stromzähler, die Erzeuger- und Verbrauchsdaten übermitteln, damit das Netz den Strom genau dahin liefert, wo er gerade benötigt wird. Mess­stel­len­be­trei­ber dürfen Privathaushalten künftig nur noch 20 Euro pro Jahr für ein intelligentes Messsystem berechnen. Smart Meter werden dadurch deutlich günstiger, denn bisher lag die Preisobergrenze etwa bei 130 Euro pro Jahr.