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Intelligente Netze

In einem intelligenten Stromnetz, auch Smart Grid genannt, erfolgt ein Austausch von Informationen, mit dessen Hilfe Stromerzeugung, -transport, -verteilung, -verbrauch und -speicherung flexibel gesteuert werden. Erforderlich macht dies die dezentrale Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und Kraft-Wärme-Kopplung.

Intelligente Netze

Intelligente Netzsteuerung regelt Angebot und Nachfrage

Früher erzeugten ausschließlich zentrale Kraftwerke aus konventionellen Energien wie Kohle, Gas und Kernenergie Strom für eine Region. Dieser wurde berechenbar und kontinuierlich in das Stromnetz eingespeist. Heute gibt es zusätzlich viele kleine und kleinste dezentrale Erzeugungsanlagen, deren Produktion wie etwa bei Wind-, Solar- und Wasserkraftanlagen witterungsbedingt schwankt.

Stromnetz auf grüner Wiese

Das Stromnetz hat sich dadurch von einer Einbahnstraße zu einem Kreisverkehr entwickelt. Die Vielfalt und Vielzahl von Stromerzeugern führt zu besonderen Anforderungen für die Betreiber der Stromnetze, die den Strom vom Erzeuger zum Verbraucher transportieren und damit für die Versorgungssicherheit und -zuverlässigkeit der Stromversorgung eine Schlüsselrolle spielen. So sind etwa die Lastregelung und Spannungshaltung sehr viel komplexer und damit komplizierter geworden. Diese Entwicklung macht neben einem Netzausbau auch eine intelligente Netzsteuerung erforderlich, die Angebot und Nachfrage von Strom exakt aufeinander abstimmt.

Intelligente Netze reagieren flexibel

Ein intelligentes Stromnetz regelt sich selbst. Es ist für den flexiblen Austausch von Energie und Daten ausgelegt und kann Schwankungen bei der Stromerzeugung ausgleichen. Dafür werden Erzeuger wie große und kleine Kraftwerke und Anlagen, Netze, Speicher und Verbraucher wie Wärmepumpen und Batterieanlagen (z.B. Autobatterien oder Batteriespeicher) miteinander verknüpft. So entsteht ein integriertes Daten- und Energienetz mit völlig neuen Strukturen und Funktionalitäten. Es kann Daten in Echtzeit abrufen und verarbeiten.

Intelligente Messsysteme

Intelligentes Messsystem

Bis 2032 erhalten alle Stromkunden in Deutschland - in Abhängigkeit von ihrem Stromverbrauch oder der installierten Leistung - eine moderne Messeinrichtung oder ein intelligentes Messsystem.

Intelligente Messsysteme, auch Smart Meter genannt, sind für die Energieversorgung der Zukunft von grundlegender Bedeutung. Sie übertragen Daten an Messstellenbetreiber, Netzbetreiber oder Stromversorger. Mit diesen Daten können die immer komplexer werdenden Energiesysteme besser gesteuert werden. Sie verknüpfen Erzeugung, Netz und Vertrieb miteinander und koppeln den Strom- mit dem Wärme- und Verkehrssektor.

Wer bekommt was?

Welches Messgerät eingebaut wird, ist vom jährlichen Stromverbrauch des Stromkunden und der installierten Leistung des Anlagenbetreibers abhängig. 

Stromkunden mit einem Jahresverbrauch von weniger als 6.000 Kilowattstunden und Betreiber von Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und Kraft-Wärme-Kopplung mit einer installierten Leistung kleiner 7 Kilowatt erhalten eine moderne Messeinrichtung. Wer mehr verbraucht, erhält ein intelligentes Messsystem. Darüber hinaus bekommen ebenso Betreiber von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen wie beispielsweise Wärmepumpen und Wärmespeichern oder Elektroladesäulen einen sogenannten Smart Meter.

Vorteile beim Verbraucher

Die Daten der intelligenten Messsysteme bilden die Basis für neue verbraucherfreundliche Tarife, da diese auf die individuellen Bedürfnisse zugeschnitten werden können. Zudem helfen die neuen Messsysteme, den Stromverbrauch besser zu kontrollieren und das Verbrauchsverhalten entsprechend anzupassen.

Speicher als Zwischenlager

Für ein intelligentes Stromnetz sind hohe Investitionen in intelligente Technologien notwendig. Zu ihnen gehören auch intelligente Speicher.

Um die Netzstabilität zu gewährleisten, müssen Stromerzeugung und Stromverbrauch ausgeglichen sein. Wenn beispielsweise an stürmischen Tagen zu viel Strom erzeugt und ins Netz eingespeist wird, ist es nötig, dieses zu entlasten. Möglich wird das durch den Einsatz von Speichertechnologien. Das kann ein reiner Stromspeicher sein oder auch ein Mini-Blockheizkraftwerk mit integrierten Wärmespeicher oder ein Elektroauto.

Reichen die Speicher nicht aus, müssen Erzeugungsanlagen abgeschaltet werden, um die Netzstabilität zu gewährleisten.

Intelligente Netze in der enviaM-Gruppe

MITNETZ STROM investiert in ein intelligentes, steuerbares und flexibles Stromnetz. Der Netzbetreiber ist an circa 30 Forschungs- und Entwicklungsprojekten beteiligt. 

Beispiel - ASTROSE

Strommasten auf grüner Wiese

MITNETZ STROM testet aktuell mit Partnern an einer Hochspannungsfreileitung zwischen Harzgerode und Rieder ein autarkes Sensornetzwerk zum Monitoring in der Energietechnik, kurz ASTROSE (autarker Stromsensor). Sensoren, die direkt an den Freileitungsseilen installiert sind, überwachen den Stromfluss, die Temperatur und die Neigung. Mit diesen Schlüsselparametern kann die aktuelle Stromtragfähigkeit unter Berücksichtigung der realen Umgebungsbedingungen bestimmt werden. Das führt dazu, dass in vielen Fällen mehr Energie über die Leitung transportiert werden kann. Per Funk übermitteln die Sensoren die Messwerte an eine Basisstation im Umspannwerk Rieder. Von hier aus werden die Daten an die Schaltleitung übertragen und den dort tätigen Mitarbeitern der aktuelle Zustand der Leitung angezeigt. Mit Hilfe dieser Informationen ist es dann möglich, die verfügbaren Übertragungskapazitäten besser zu nutzen.

Frühwarnsystem für Störungen in Umspannwerken

MITNETZ STROM hat ein Frühwarnsystem entwickelt, welches vorausschauend eventuell eintretende Störungen an Schaltanlagen in Umspannwerken erkennt. Grundlage ist die intelligente Verknüpfung von Netzdaten und Störungsereignissen.

Wir verfügen über einen großen Datenschatz. Ihn können wir nutzen, um Störungen und Fehler frühzeitiger zu erkennen oder zu prognostizieren und so die Stromversorgung noch sicherer und zuverlässiger machen. Im ersten Schritt haben wir uns die Umspannwerke angesehen, die Dreh- und Angelpunkt unserer Stromversorgung sind. Störungen haben hier verheerende Folgen.
Mirko Schuster
Abteilungsleiter im Assetmanagement und Projektleiter für künstliche Intelligenz bei MITNETZ STROM

Das Frühwarnsystem erkennt mögliche Störungen an Schaltanlagen in den Umspannwerken. Es wertet Netzdaten, Betriebsmittelzustände und die Fehlerhistorie aus. Die Ergebnisse werden an das Anlagen-Management und den Netzbetrieb weitergeleitet. Bei Auffälligkeiten können Instandsetzungen bedarfsorientiert geplant und durchgeführt werden.

Digitale Trafostationen

offizielle Inbetriebnahme digitale Trafostation in Markkleeberg

MITNETZ STROM macht Stromnetze transparent und steuerbar. Digitale Trafostationen zeigen Spannungs- und Lastverhältnisse im Niederspannungsnetz auf. Mit den Informationen kann das Stromnetz besser ausgelastet, Netzengpässe vermieden, die Nutzung von lokalem Strom aus erneuerbaren Energien erhöht und das Mobilitätsbedürfnis der Kunden sichergestellt werden.

Das Verhalten unserer Kunden wird sich mehr denn je ändern. Die Anforderungen an die Stromnetze werden immer komplexer. Unsere Kunden werden zukünftig teilautark sein, selbst Energie einspeisen und flexibel agieren. Sichtbarkeit, Steuerbarkeit und Transparenz sind unsere Versorgungsaufgabe für morgen.
Dirk Sattur
technischer Geschäftsführer MITNETZ STROM

Insbesondere bei der Störungseingrenzung hat eine digitale und fernsteuerbare Station Vorteile. Wenn Störungen auftreten, werden diese in der Schaltleitung sofort erkannt und können per Mobilfunk oder Breitband, ohne Mitarbeiter vor Ort, auf funktionierende Leitungen umgeschaltet werden.