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Light+Building 2012: Gebäude als Kraftwerk im Smart Grid

Die Reaktorkatastrophe von Fukushima und die globale Erwärmung haben in den vergangenen Jahren dazu geführt, dass man in der Energiepolitik neue Wege geht. Erneuerbare Energiequellen sollen in Zukunft einen immer größeren Anteil bei der Erzeugung elektrischer Energie übernehmen. Die Ziele in Deutschland sind hoch gesteckt: Bis 2020 sollen knapp 40 % der elektrischen Energie aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Dieser Umbau der elektrischen Energieversorgung stellt hohe Anforderungen nicht nur an die Erzeugung, sondern auch an die Verteilung und Speicherung elektrischer Energie.

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Effizienz durch intelligente Vernetzung
Die Steuerung der Energieversorgung funktioniert in der heutigen zentral ausgerichteten Struktur sehr einfach: Steigt der Bedarf, wenn mehr Verbraucher zugeschaltet werden, so stellen die zentralen Kraftwerke mehr elektrische Energie zur Verfügung, indem zum Beispiel mehr Gas verbrannt wird. Photovoltaikanlagen und Windkraftwerke liefern aber nur dann Energie, wenn die Sonne scheint bzw. der Wind bläst. Das heißt, die Leistung lässt sich nicht einfach bei steigendem Bedarf erhöhen. Deshalb muss die Steuerung der Energieversorgung dann genau umgekehrt funktionieren: Wird viel Energie erzeugt, sollen Verbraucher zugeschaltet werden, um diese Energie abzunehmen. Alternativ muss die erzeugte elektrische Energie gespeichert werden, um sie später, wenn der Bedarf höher ist als die Produktion, zu verbrauchen. Da hierbei nicht nur einige Kraftwerke angesteuert werden müssen, sondern praktisch alle Verbraucher, ist die Steuerungsaufgabe ungleich komplexer. Hinzu kommt, dass die Erzeugung auch nicht mehr zentralisiert ist, sondern viele dezentrale Anlagen – von der Photovoltaik-Anlage auf dem Dach des Einfamilienhauses bis zum Offshore-Windpark – die elektrische Energie erzeugen. Daher ist eine intelligente Vernetzung sämtlicher Komponenten notwendig.

Im so genannten Smart Grid kommunizieren die Erzeuger,die Verbraucher und die Verteilnetze miteinander, um die Netzstabilität und Gesamteffizienz des elektrischen Netzes zu erhöhen. Smart Metering – also die intelligente Stromzählung auf der Seite der Verbraucher – ist sehr wichtig, damit das Prinzip Smart Grid funktionieren kann. Denn nur wenn der aktuelle Verbrauch genau bestimmt und kommuniziert wird, kann eine entsprechende Steuerung des gesamten Systems funktionieren.

Trotz Energiewende und stärkerer Nutzung regenerativer Energiequellen bleibt die Versorgungssicherheit ein Grundrecht für die Verbraucher . Sehr hohe Verbrauchsspitzen müssen daher vermieden werden. Starke Marktanreize – also unterschiedliche Preise für Strom zu verschiedenen Zeiten – können dazu führen, dass die Kunden den Strom dann verbrauchen, wenn er gerade produziert wird. Bei Großabnehmern von elektrischer Energie in der Industrie wird dieses Prinzip heute schon erfolgreich eingesetzt. Auch hier kommt intern beim Abnehmer Smart Metering zum Einsatz, sodass beispielsweise Verbraucher abgeschaltet werden, um Lastspitzen zu vermeiden.

Energiespeicherung bringt Flexibilität
Ein weiterer wichtiger Aspekt innerhalb des Smart Grid ist die Speicherung von Energie. Im großen Stil speichern zum Beispiel Pumpspeicherkraftwerke überschüssige elektrische Energie. Aber auch bei kleineren Anlagen im Gebäudebereich ist eine Speicherung möglich. So bieten bereits einige Solaranlagenhersteller Batteriesysteme an, die Energie speichern, um sie später zu verbrauchen. Besonders interessant wird dies durch die Selbstverbrauchsvergütung im Erneuerbare Energien Gesetz (EEG), die für den Betreiber einer Solaranlage finanziell günstiger sein kann, als die Einspeisevergütung.