Das Stromnetz früher:

Lange Zeit waren die Rollen bei der Stromversorgung klar verteilt: In Großkraftwerken wurde Strom erzeugt und über das Netz zu privaten und industriellen Verbrauchern geliefert. Wie sich die Teilnehmer im klassischen Energienetz verhalten, erfahren Sie durch einen Klick auf die Industrieanlage, den Privathaushalt oder das Kraftwerk.

Kraftwerk:

Strom wurde lange Zeit vorwiegend in Großkraftwerken produziert. Diese liefern konstant und zuverlässig große Energiemengen für Privatverbraucher und Industrie.

Trotz des voranschreitenden Ausbaus der Erneuerbaren Energien wird ein wichtiger Teil unseres Stroms auf absehbare Zeit weiterhin von den traditionellen Kraftwerken bereitgestellt.

Netzbetreiber:

Im klassischen Energiesystem übernahm das Stromnetz eine vergleichsweise einfache Aufgabe: es transportierte den in Großkraftwerken erzeugten Strom zu den Verbrauchern. Außerdem sorgte der Netzbetreiber für einen Ausgleich zwischen der Stromnachfrage und Stromerzeugung.

Durch die Zunahme der kleinen, dezentralen und überwiegend regenerativen Erzeugungsanlagen verkomplizierte sich dieses System: Das Netz ist für diese Aufgaben nicht ausgelegt und muss daher ausgebaut werden. Außerdem ist eine Steuerung des schwankenden Stromangebots aus Erneuerbaren Energien unausweichlich, wenn große Mengen dieses Stroms in das Energiesystem integriert werden sollen. Dafür sind aktuelle Informationen über Erzeugung und Verbrauch notwendig.

Industrieanlage:

Die Industrie ist stark von einer zuverlässigen und kontinuierlichen Stromversorgung abhängig. Weil Industrieunternehmen einen hohen Stromverbrauch haben, ist der Strompreis für sie ein wichtiger Kostenfaktor.

Einige mit Strom betriebene Prozesse müssen nicht durchgehend laufen. Sie können bei Bedarf angefahren werden, ohne die Produktion zu unterbrechen. Dazu gehört beispielsweise die Kühlung eines Kühlhauses. In einem Smart Grid könnte das Kühlhaus seinen Strombedarf schwerpunktmäßig in Zeiten mit hohem Stromangebot und entsprechend günstigen Preisen decken. Der Unternehmer spart Energiekosten, das Netz wird entlastet und der Anteil Erneuerbarer Energien am Stromverbrauch steigt.

Privathaushalt:

Die ständige Verfügbarkeit von Strom gehört in Deutschland zum Alltag. So normal dieser Umgang mit Elektrizität ist, so passiv war bislang die Rolle der meisten Privatkunden. Der fehlende Überblick über den aktuellen Verbrauch und unflexible Stromtarife erschwerten den bewussten Umgang mit Energie. Das Smart Grid und der sogenannte Smart Meter, ein intelligenter Stromzähler, machen einen bewussteren Umgang bereits heute möglich.

Durch den steigenden Energiebedarf, die begrenzte Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen und den Klimawandel wird es immer wichtiger, sparsam mit Energie umzugehen.

Private Haushalte sind aktive Teilnehmer des Smart Grids. Mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach sind sie nicht mehr länger nur Verbraucher, sondern auch Stromproduzenten. Zukünftig speichern sie Strom, etwa mit Hilfe einer Wärmepumpe, der Batterie ihres Elektroautos oder einer eigens für den Zweck der Stromspeicherung konzipierten Batterie. So nutzen sie Zeiten mit hohem Stromangebot und damit günstigen Strompreisen effizienter.

 

Warum Smart Grid:

Das „klassische“ System der Stromversorgung existiert nicht mehr. Heute werden große Strommengen aus Erneuerbaren Energien und in immer mehr kleinen, dezentralen Erzeugungsanlagen gewonnen. Die Grenzen zwischen Verbraucher und Erzeuger verwischen. Privathaushalte mit einer modernen Photovoltaikanlage sind nicht mehr nur Stromkonsumenten sondern längst sogenannte „Prosumer“, die auch selbst Strom produzieren. Mit den neuen Akteuren werden auch die Stromflüsse komplexer: Aus der Einbahnstraße vom Erzeuger zum Verbraucher wird ein multidirektionaler Stromfluss, der in verschiedene Richtungen fließt. Zugleich schwankt die Höhe der aus „Erneuerbaren“ gewonnenen Energiemenge stärker.

Folglich entstehen neue Herausforderungen an ein leistungsfähiges Stromnetz. Der stetige Ausgleich von Stromangebot und -nachfrage wird zu einer hoch komplexen Aufgabe. Nur durch intelligente Vernetzung der zahlreichen Teilnehmer und Komponenten des Energiesystems kann diese Aufgabe bewältigt werden.Durch Anwählen der Icons zum „Stromfluss“ und zum „Informationsaustausch“, werden die Zusammenhänge veranschaulicht. Durch Anklicken des Strommasts sehen Sie, welche unterschiedlichen Spannungsebenen es gibt und welche Akteure in sie einspeisen.

Kraftwerk:

Strom wurde lange Zeit vorwiegend in Großkraftwerken produziert. Diese liefern konstant und zuverlässig große Energiemengen für Privatverbraucher und Industrie.

Trotz des voranschreitenden Ausbaus der Erneuerbaren Energien wird ein wichtiger Teil unseres Stroms auf absehbare Zeit weiterhin von den traditionellen Kraftwerken bereitgestellt.

Industrieanlage:

Die Industrie ist stark von einer zuverlässigen und kontinuierlichen Stromversorgung abhängig. Weil Industrieunternehmen einen hohen Stromverbrauch haben, ist der Strompreis für sie ein wichtiger Kostenfaktor.

Einige mit Strom betriebene Prozesse müssen nicht durchgehend laufen. Sie können bei Bedarf angefahren werden, ohne die Produktion zu unterbrechen. Dazu gehört beispielsweise die Kühlung eines Kühlhauses. In einem Smart Grid könnte das Kühlhaus seinen Strombedarf schwerpunktmäßig in Zeiten mit hohem Stromangebot und entsprechend günstigen Preisen decken. Der Unternehmer spart Energiekosten, das Netz wird entlastet und der Anteil Erneuerbarer Energien am Stromverbrauch steigt.

Privathaushalt:

Die ständige Verfügbarkeit von Strom gehört in Deutschland zum Alltag. So normal dieser Umgang mit Elektrizität ist, so passiv war bislang die Rolle der meisten Privatkunden. Der fehlende Überblick über den aktuellen Verbrauch und unflexible Stromtarife erschwerten den bewussten Umgang mit Energie. Das Smart Grid und der sogenannte Smart Meter, ein intelligenter Stromzähler, machen einen bewussteren Umgang bereits heute möglich.

Durch den steigenden Energiebedarf, die begrenzte Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen und den Klimawandel wird es immer wichtiger, sparsam mit Energie umzugehen.

Private Haushalte sind aktive Teilnehmer des Smart Grids. Mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach sind sie nicht mehr länger nur Verbraucher, sondern auch Stromproduzenten. Zukünftig speichern sie Strom, etwa mit Hilfe einer Wärmepumpe, der Batterie ihres Elektroautos oder einer eigens für den Zweck der Stromspeicherung konzipierten Batterie. So nutzen sie Zeiten mit hohem Stromangebot und damit günstigen Strompreisen effizienter.

 

Elektromobilität:

Elektromobilität ist ein Markt der Zukunft: Mit Strom betriebene Fahrzeuge sind sparsam, sauber und leise. „Sauber“ sind sie insbesondere, wenn der Strom für die Elektrofahrzeuge aus Erneuerbaren Energien gewonnen wird. Die Bundesregierung strebt in ihrem Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität an, dass bis 2020 eine Million elektrisch betriebene Fahrzeuge auf deutschen Straßen fahren sollen. CO2-Emissionen und fossile Brennstoffe werden so eingespart. Mit zunehmender Anzahl der Elektroautos entstehen aber auch neue Herausforderungen für das Stromnetz. Denn letztlich muss der „Treibstoff“ in ausreichender Menge und am richtigen Ort bereit gestellt werden.

Im Smart Grid könnte dem Elektroauto als Energiespeicher eine Schlüsselrolle zufallen. Die Batterien des Elektroautos dienen als flexibler Energie-Pool, der bei Bedarfsspitzen angezapft und bei geringen Lasten wieder aufgeladen werden kann. Diese Speicherfunktion wird immer wichtiger, weil die Strommenge mit dem Zuwachs von Erneuerbaren Energien stärker schwankt.

 

Biomasseanlage:

Biomassekraftwerke gehören zum Komplex der Erneuerbaren Energien, da sie aus fester Biomasse (z.B. Altholz, Stroh, Laub) Strom erzeugen. Ihr großer Vorteil: Sie speisen – anders als andere „Erneuerbare“ – konstant Strom in das Netz ein. Im Smart Grid wird dieser Vorteil optimal genutzt. Windkraftanlagen, Solar-Parks und Biomassekraftwerke werden zu einem „virtuellen Kraftwerk“ verbunden. Schwankungen werden so bedarfsgerecht und automatisch ausgeglichen.

Speicherkraftwerk:

Da der Anteil der nur schwankend erzeugbaren Erneuerbaren Energien an der Stromproduktion stark zunimmt, werden Speichermöglichkeiten immer wichtiger. Speicherkraftwerke sind in der Lage, „Überproduktion“ an sehr sonnigen oder windigen Tagen aufzufangen und diese bei hohem Bedarf wieder in Strom umzuwandeln.

Innerhalb des Smart Grids sind Speichermöglichkeiten ein zentraler Bestandteil. Dies reicht von der Batterie des heimischen Elektroautos bis zum großen Pumpspeicherkraftwerk. Neben ihrem ökologischen Nutzen haben sie weitere Vorteile: Bei Bedarf steht der gespeicherte Strom kurzfristig zur Verfügung. Bei konventionellen Kraftwerken dauert eine solche Leistungsanpassung oft mehrere Stunden.

Windpark:

Windkraftwerke sind eine starke Säule bei der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energiequellen. Doch Wind steht, ebenso wenig wie die Sonne, konstant als Energielieferant zur Verfügung. Eine effiziente und umweltfreundliche Nutzung von Wind- und Solarenergie erfordert, dass schwankende Einspeisungen durch das Energiesystem ausgeglichen werden.

Im Smart Grid werden Über- oder Unterproduktion gezielt eingesetzt, um zukünftige Schwankungen auszugleichen. So kann beispielsweise der bei starkem Wind gewonnene Strom in Speicherkraftwerke geleitet werden. Bei Windstille in Zeiten hohen Energiebedarfs kann auf diese Speicher zurückgegriffen werden.

Stromnetz/Datendrehscheibe:

Die wechselhafte Einspeisung aus Erneuerbaren Energien sowie die regionale Erhöhung der Energieproduktion bringen das Stromnetz bereits heute teilweise an seine Belastungsgrenzen. Neben einem Ausbau der Netze ist daher auch deren Umbau zu einem intelligenten Netz gefragt. Mehr Daten über Erzeugung und Nachfrage sind entscheidend. Nur auf Basis dieser Informationen kann künftig eine Steuerung erfolgen. Dazu gehört etwa die Frage, wann der Kunde sein Elektrofahrzeug lädt, wann das Kühlhaus kühlt oder wann eine Speicherung von Überkapazitäten erfolgt. Die Steuerung erfolgt beispielsweise über Preissignale. Dabei ist auch ein Automatismus innerhalb gewisser und durch den Kunden definierter Grenzen denkbar.

Vorteile eines Smart Grids:

Ein intelligentes Stromnetz ist kein Selbstzweck. Vielmehr ermöglichen permanente und aktuelle Informationen über Verbrauch und Erzeugung einen sicheren, wirtschaftlichen und umweltschonenden Umgang mit Energie.

Wie Teilnehmer am Energiemarkt davon profitieren und wie das Zusammenspiel im Smart Grid funktioniert, sehen Sie hier. Mit einem Klick auf das Windsymbol wird an zwei Szenarien, wenig und viel Wind, exemplarisch verdeutlicht, wie das intelligente Netz auf schwankende Einspeisung aus Erneuerbaren Energien reagieren kann.

Kraftwerk:

Dem klassischen Großkraftwerk, egal ob Kohle- oder Atomkraftwerk, kommt auch im intelligenten Stromnetz auf absehbare Zeit eine wichtige Funktion zu: Es ist in der Lage, konstant und verlässlich eine große Energiemenge zu liefern.

Kraftwerk:

Szenario: Starker Wind

Wenn dank starken Winds viel Energie aus Windparks zur Verfügung steht, kann das Kraftwerk seine Leistung drosseln. Dies braucht jedoch in der Regel Zeit. Andere Maßnahmen müssen währenddessen Angebot und Nachfrage im Gleichgewicht halten.

Kraftwerk:

Szenario: Schwacher Wind

Bei Windstille und einer relativen Knappheit an verfügbarem Strom kann das Kraftwerk seine Energieproduktion wieder erhöhen, um den Bedarf der Industrie- und Privatverbraucher zu decken.

Industrieanlage:

Die Industrie ist stark von einer zuverlässigen und kontinuierlichen Stromversorgung abhängig. Weil Industrieunternehmen einen hohen Stromverbrauch haben, ist der Strompreis für sie ein wichtiger Kostenfaktor.

Einige mit Strom betriebene Prozesse müssen nicht durchgehend laufen. Sie können bei Bedarf angefahren werden, ohne die Produktion zu unterbrechen. Dazu gehört beispielsweise die Kühlung eines Kühlhauses. In einem Smart Grid könnte das Kühlhaus seinen Strombedarf schwerpunktmäßig in Zeiten mit hohem Stromangebot und entsprechend günstigen Preisen decken. Der Unternehmer spart Energiekosten, das Netz wird entlastet und der Anteil Erneuerbarer Energien am Stromverbrauch steigt.

Industrieanlage:

Szenario: Starker Wind

Bei starkem Windaufkommen wird die Verfügbarkeit größerer Energiemengen in niedrigere Energiepreise übersetzt. Sofern möglich, erhöht die Industrie dann ihre Nachfrage.

Industrieanlage:

Szenario: Schwacher Wind

Ist nur wenig Strom aus Windenergie verfügbar, wird die Lücke durch traditionelle Kraftwerke und den Rückgriff auf Speicher geschlossen. Bei Energieknappheit steigen die Energiepreise. Um Energiekosten zu sparen, reduziert der Fabrikbetreiber im Smart Grid den Stromverbrauch, ohne dass der Betriebsablauf gestört wird.

Privathaushalt:

Im Smart Grid nimmt der Privatverbraucher eine aktivere Rolle als bislang ein – dabei wird er von komfortablen Energiemanagement-Systemen unterstützt. Sie helfen den eigenen Verbrauch an lastabhängige Tarife anzupassen, „Stromfresser“ zu identifizieren und bewusster mit dem eigenen Verbrauch umzugehen.

Privathaushalt:

Szenario: Starker Wind

Wenn durch starken Wind viel Energie verfügbar ist, sinkt der Strompreis. Nun wird beispielsweise automatisch das Elektroauto in der Garage aufgeladen oder die zuvor befüllte Waschmaschine eingeschaltet.

Privathaushalt:

Szenario: Schwacher Wind

Dies bedeutet in diesem vereinfachten, beispielhaften Szenario höhere Energiepreise. Nun könnte der Privathaushalt die Batterie seines Elektrofahrzeugs zur Verfügung stellen, um dem Netz zusätzliche Energie zuzuführen. Mit dem Smart Meter hat der Verbraucher stets den Überblick über Strompreise, seinen Verbrauch und damit die Möglichkeit, seinen Energieverbrauch gezielt zu senken.

Elektromobilität:

Mittels moderner Informations- und Kommunikationstechnik wird die Batterie des Elektrofahrzeugs als Miniaturspeicher in das Netz integriert. Bei akutem Bedarf oder unerwarteter Überproduktion dienen diese als weitere Quelle oder nehmen zusätzliche Leistung aus dem Netz auf.

Elektromobilität:

Szenario: Starker Wind

Bei starkem Wind wird durch Windkraftwerke eine erhöhte Menge Elektrizität in das Stromnetz eingespeist. Im Smart Grid können die Batterien der Elektrofahrzeugflotte nun gezielt als Speicher genutzt werden – und das auf Wunsch des Kunden sogar automatisch.

Elektromobilität:

Szenario: Schwacher Wind

Die Batterien der Elektrofahrzeuge können in Zeiten relativ hoher Nachfrage dazu beitragen, Verbrauchsspitzen auszugleichen.

Biomasseanlage:

Anders als Windparks und Solarkraftwerke kann eine Biomasse-Anlage konstant Energie ins Netz einspeisen. Sie ist deshalb im intelligenten Netz eine wichtige Ergänzung zu den anderen Energieträgern der Erneuerbaren Energien.

Biomasseanlage:

Szenario: Starker Wind

Unabhängig vom Wind und der zur Verfügung stehenden Menge an Energie aus dem Windpark, speist die Biomasse-Anlage Strom ins Netz ein.

Biomasseanlage:

Szenario: Schwacher Wind

Unabhängig vom Wind und der zur Verfügung stehenden Menge von Energie aus dem Windpark, speist die Biomasse-Anlage Strom ins Netz ein.

Speicherkraftwerk:

Speicherkraftwerken kommt im intelligenten Energienetz eine Schlüsselrolle zu. Dabei ist das hier gezeigte Pumpspeicherkraftwerk nur eine der möglichen Technologien. Auch Druckluftspeicherkraftwerke, die über die Komprimierung von Luft Energie speichern, oder Akkumulatoren, die Batterien zur Speicherung einsetzen, werden zur Netzstabilisierung genutzt. Eine relativ neue Technologie sind die Wasserstoff-Speicherkraftwerke, die Wasserstoff als Energieträger produzieren, wenn genügend Strom vorhanden ist. Bei Bedarf kann der Wasserstoff dann wieder in Strom umgewandelt und an das Netz abgegeben werden.

Speicherkraftwerk:

Szenario: Starker Wind

Wenn zu viel Strom vorhanden ist, kann das Pumpspeicherkraftwerk den Windstrom sinnvoll einsetzen. Dazu wird das Wasser mit Hilfe elektrischer Energie in ein höher liegendes Reservoir gepumpt, dort gestaut und treibt auf dem Rückweg Turbinen an. Die elektrische Energie steht dann in „stromärmeren“ Zeiten wieder zur Verfügung.

Speicherkraftwerk:

Szenario: Schwacher Wind

Bei Windstille und einer relativen Knappheit an verfügbarem Strom speist das Pumpspeicherkraftwerk Strom in das Netz ein. Dieser entsteht, indem das Wasser aus dem oberen Reservoir nach unten fließt und dabei Turbinen antreibt, die hierdurch Strom produzieren.

Windpark:

In Zukunft werden noch leistungsstärkere Windparks entstehen – etwa sogenannte Offshore-Windparks, die vor der Küste errichtet werden. Diese können große Energiemengen produzieren. Je nach Windstärke schwankt die zur Verfügung stehende Menge aber auch weiterhin.

Windpark:

Szenario: Starker Wind

Viel Wind bedeutet viel Energie. Der Windpark speist große Mengen Strom ins Netz ein.

Windpark:

Szenario: Schwacher Wind

Bei Windstille oder nur schwachem Wind speist der Windpark keine oder deutlich weniger Energie in das Netz ein. Dieser Ausfall muss deshalb durch andere Energiequellen ausgeglichen werden.

Stromnetz/Datendrehscheibe:

Erst das Zusammenspiel aller Akteure im Energiesystem auf Basis aktueller Informationen macht aus dem Stromnetz ein Smart Grid. Wer die Rolle der Datendrehscheibe übernimmt ist noch unklar. Sicher ist hingegen, dass viele Daten benötigt werden und dabei gleichzeitig die Datenschutzanforderungen beachtet werden müssen.

Stromnetz/Datendrehscheibe:

Szenario: Starker Wind

Erst das Zusammenspiel aller Akteure im Energiesystem auf Basis aktueller Informationen macht aus dem Stromnetz ein Smart Grid. Wer die Rolle der Datendrehscheibe übernimmt ist noch unklar. Sicher ist hingegen, dass viele Daten benötigt werden und dabei gleichzeitig die Datenschutzanforderungen beachtet werden müssen.

Stromnetz/Datendrehscheibe:

Szenario: Schwacher Wind

Erst das Zusammenspiel aller Akteure im Energiesystem auf Basis aktueller Informationen macht aus dem Stromnetz ein Smart Grid. Wer die Rolle der Datendrehscheibe übernimmt ist noch unklar. Sicher ist hingegen, dass viele Daten benötigt werden und dabei gleichzeitig die Datenschutzanforderungen beachtet werden müssen.

Verbrauchsdaten werden aus der Industrieanlage gesendet; Preis- und/oder Steuerungssignale empfangen.

Verbrauchsdaten werden aus dem Privathaushalt gesendet; Preis- und/oder Steuerungssignale empfangen.

Verbrauchsdaten werden aus der Elektrotankstelle gesendet; Preis- und/oder Steuerungssignale empfangen.