Smart Grid: Forscher bauen intelligentes Stromnetz
Stromerzeugung und -verbrauch auf einander abzustimmen, hat im Modell der Forscher funktioniert. (BTU Cottbus-Senftenberg)
„Grüne“ Stromüberschüsse in Wärme oder Gas umzuwandeln oder sie für Elektromobilität zu nutzen, ist ein wichtiges Ziel bei der Energiewende. Vor allem in Regionen, wo es reichlich Überschüsse aus regenerativen Energien gibt. Brandenburg ist da ein gutes Beispiel: Fast täglich sind hier Zwangseingriffe der Netzbetreiber notwendig, um die Systemstabilität zu gewährleisten.
Der Anteil des Stroms aus Erneuerbaren Energien ist im Nordosten Deutschlands schon jetzt bei 90 bis 100 Prozent angelangt. Zum Vergleich: Der bundesweite Durchschnittswert liegt bei etwa 27 Prozent. Für die zukünftige Stromversorgung in Berlin und Brandenburg werden daher Konzepte gebraucht, die dazu beitragen, regenerative Einspeisungen sinnvoll zu nutzen und die ostdeutschen Netze zu entlasten.
Die Energie durch eine intelligente Vernetzung vor Ort zu nutzen, ist die Idee der SMART Capital Region Berlin und Brandenburg (SCR). „Schon heute finden wir hier eine Situation vor, wie sie in Gesamtdeutschland etwa in 30 Jahren Realität sein wird. Damit sind die gleichermaßen hohen Anteile an konventioneller und regenerativer Stromerzeugung gemeint“, erklärt Harald Schwarz, Leiter des Lehrstuhls Energieverteilung und Hochspannungstechnik an der BTU Cottbus-Senftenberg.
Forscher arbeiten in verschiedene Richtungen
Die Forscher untersuchen die Umwandlung von Stromüberschüssen in Wärme und Kälte, in Gas und zur Nutzung der Elektromobilität. Eine auf realen Netzbetreiberdaten basierende Webapplikation mit dem Titel Energieschaufenster Berlin-Brandenburg visualisiert, wie hoch die regenerativen Einspeisungen in Nordostdeutschland sind, wo und wann Überschüsse auftreten und wie groß der Anteil der konventionellen Erzeugung ist. Es wird nicht nur die reale Situation abgebildet, sondern auch dargestellt, wie regenerative Überschüsse sinnvoll genutzt werden.
Die Wissenschaftler testeten dafür Technologien wie Power-to-Heat, Power-to-Gas und eine Power-to-Cold-Anlage. Sie bauten einen Ladesäulenpark mit 15 Elektroautos auf, um diese als Kurzzeitspeicher zu nutzen und vernetzten alles über eine Leittechnik. In einer Modellanlage bauten sie ihr eigenes Smart Grid auf, ein intelligentes Netz, in dem Erzeugung und Verbrauch aufeinander abgestimmt werden.
„Unser intelligentes Netz stellt im Kleinen ein mögliches Stromversorgungssystem der Zukunft dar“, erklärt Schwarz. Ziel ist auch, Verbrauch und Erzeugung elektrischer Energie in Einklang zu bringen und den Bedarf größtmöglich regenerativ zu decken.
Speicher wesentliches Element
Den Strom lieferten eine 110 Kilowatt (kW) Photovoltaik-Anlage und ein 40 kW BHKW. „Speicher sind dabei ein wesentliches Element“, erklärt Projektkoordinatior Lars Karge. Vor allem Power-to-Heat eignet sich dafür hervorragend, es gibt nur noch keine Geschäftsmodelle, um den Überschuss-Strom dafür zu nutzen. Es ist ganz einfach (noch) nicht wirtschaftlich.
Auch Elektroautos sind als Zwischenspeicher ideal. Theoretisch. Zum einen gibt es viel zu wenige Stromer. Zum anderen können die Batterien nur laden, aber nicht rückspeisen. „Davon redet in der Industrie kaum jemand“, sagt Karge. Zudem werden die Stromer meist noch unkontrolliert geladen. Ein Punkt, der in Zukunft völlig anders gestaltet werden muss, soll die regenerative Energie vor Ort besser genutzt werden.
Steuerung entscheidend
Technisch ist ein Smart Grid aus Sicht der Wissenschaftler möglich. Es schafft die Flexibilität, um das Netz stabil zu halten, wenn der Verbrauch vor Ort wie in Brandenburg gering und die Erzeugung hoch ist. Um die Netzsituation zu entschärfen, ist jedoch eine Steuerung die Voraussetzung. Karge: „Sonst nützt es nichts und es könnte sogar kontraproduktiv sein, wenn zu viele Nutzer Strom abziehen.“
Dafür müssten jedoch noch Rahmenbedingungen und Standardisierungen von Schnittstellen geschaffen werden, damit bei Bedarf die Netzbetreiber steuernd auf die dezentralen Erzeuger eingreifen können, so der Wissenschaftler. Den Strom ausschließlich vor Ort zu nutzen, ist aus Sicht von Karge nicht realistisch. „Aber es macht Sinn, den Überschuss-Strom vor Ort zu nutzen, bevor er abgeregelt wird.
