Das Stromnetz ist für die Betreiber meist eine große Unbekannte. Früher, als nur wenige Kraftwerke einspeisten, waren detaillierte Daten über den Stromfluss nicht notwendig. Doch heute soll mehr sauberer Strom fließen - und die Erneuerbaren stellen andere Ansprüche an das Netz.
Benötigt wird ein intelligentes, flexibles Versorgungsnetz, das auf Schwankungen von Stromerzeugung und -nachfrage reagiert. Das sogenannte Smart Grid soll helfen, ein Stromnetz, dass von modernen Sensoren überwacht wird und digital vernetzt ist. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT will mit dem Forschungsprojekt "GreenCom" zeigen, wie das aussehen kann und hat deshalb auf der dänischen Insel Fur ein Test-Netz gebaut.
42 Monate dauerte es, bis ein Monitoring und Kontrollsystem zum Netzlast-Management regionaler Stromnetze zur Verfügung stand. Um den Stromfluss und Angebot und Nachfrage steuern zu können, wurden in 29 Haushalte entweder Wärmepumpen, Photovoltaik-Anlagen, Batteriespeicher oder Smart-Home-Installationen integriert. Die Forscher konnten damit haushaltsbezogene Daten über Geräte, Sensoren, Aktuatoren und Smart Meters in Echtzeit sammeln, aggregieren und analysieren.
Auf dem Weg zu Smart Cities
"Mit dem GreenCom-Smart Energy Management System haben wir eine Steuerungsplattform entwickelt, die das Energiemanagement voranbringt. Vor allem eignet sie sich auch in definierten Gemeinschaften wie Smart Cities", so Markus Eisenhauer, Leiter des Forschungsbereichs User-Centered Computing am FIT.
Mit den Daten, die die Wissenschaftler in den Haushalten sammelten, konnten kurzfristige Vorhersagen von bis zu vier Stunden gemacht werden. Damit ist der Energieaustausch planbar und durch eine zeitversetzte Steuerung können Lastspitzen vermieden werden.
Wichtig sind zudem neue Geschäftsmodelle, die die Digitalisierung ermöglicht. Dazu gehört unter anderem die Fernsteuerung von Wärmepumpen. Ein Anbieter, der viele solcher Pumpen steuern kann, kann flexibel auf sehr günstige oder sehr hohe Strompreise reagieren. Diese Flexibilität ist den Netzbetreibern viel wert - und so spart am Ende auch der Hausbesitzer. Allerdings zeigte der Test: Für den Netzbetreiber ist es nur sinnvoll, wenn möglichst viele Besitzer von Wärmepumpen angeschlossen sind. Einige wenige bringen zur Netzentlastung nichts.
Vor allem die Kombination von Photovoltaik-Anlagen und Batterien spart dem Hausbesitzer Geld und entlastet die Netze. "Haushalte mit Batterien konnten im Schnitt 60 Prozent ihrer selbsterzeugten Solarenergie nutzen", erklärt Projektmitarbeiterin Daniela Fisseler. Lastspitzen seien in einem Haus um bis zu 70 Prozent für bis zu zwei Stunden reduziert worden. "Kunden mit Batterien waren hochmotiviert, ihre Waschmaschinen und Trockner zu nutzen, wenn die Sonne schien oder die Batterie voll aufgeladen war."
Nicht getestet wurde die Einspeisung von Strom in die Batterien zur Netzentlastung. Und zwar aus einem einfachen Grund. Es gibt dafür kaum Batterien. Die Hersteller seien an dem Thema allerdings interessiert, erklärt Fisseler. Problematisch ist dabei, dass Batterien nur begrenzte Ladezyklen haben, was in einem Geschäftsmodell berücksichtigt werden müsste. Weniger attraktiv war das Home-Monitoring System, bei dem in Echtzeit der Verbrauch kontrolliert und Geräte gesteuert werden konnten. Die Energieersparnisse betrug im Durchschnitt lediglich 7,8 Prozent.
Smart Grids werden bisher nur in Forschungs- oder Modellprojekten getestet. Dass intelligente Stromnetze und neue Geschäftsmodelle in Zukunft national und international stark an wirtschaftlicher Bedeutung gewinnen werden, steht für Experten außer Frage.
