Smart Grids: Mit intelligenten Stromnetzen klappt die Energiewende

Hinter dem Begriff „Stromnetz“ steckt ein ausgeklügeltes System, das intensive Pflege und innovative Weiterentwicklung braucht. Das machen Netzbetreiber wie die GELSENWASSER Energienetze GmbH. Die Herausforderung: Smart Grids – intelligente Stromnetze, damit die Energiewende klappt.

Zuhause einfach auf den Schalter drücken und schon gehen die Lichter an. Oder das Ladegerät an die Steckdose hängen, um das Handy aufzuladen. Auf die Fernbedienung drücken und der Fernseher läuft… Wir nutzen viele elektronische Geräte und brauchen deshalb jeden Tag eine Menge Strom. Elektrische Energie ständig zu nutzen, ist für uns in Deutschland selbstverständlich. Doch über den Weg, den der Strom „fließt“, bis er zu Hause ankommt, denken wir in der Regel nicht nach. Dabei steckt hinter der zuverlässigen Stromversorgung eine ausgeklügelte Infrastruktur: das deutsche Stromnetz.

Stromnetz = System, in dem elektrische Energie transportiert wird

Verbundnetz bringt Versorgungssicherheit

In Deutschland sind die meisten Haushalte an das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen. Das ist ein so genanntes Verteilnetz: Durch viele kleine Verteilnetze entsteht ein großes Verbundnetz. Ein solches Stromnetz sichert eine hohe Versorgungssicherheit. Stromausfälle sind hierzulande sehr selten – die deutsche Stromversorgung gilt als eine der zuverlässigsten weltweit.
Im deutschen Verbundnetz wird gleichzeitig Strom erzeugt und verbraucht, meist an unterschiedlichen Orten. Das führt zu starken Energieflüssen im Netz. Durch die Verbindung der vielen kleinen Stromverteilnetze – mit deren Erzeugern und Verbrauchern – können die unterschiedlichen Netzauslastungen ausgeglichen werden. Die Strom-Qualität ist damit für alle gleich.

Netzbetreiber sind zuständig für die Stromverteilung

Zuständig dafür sind die Netzbetreiber. Dabei wird zwischen den vier großen Übertragungsnetzbetreibern (Tennet, 50 Hertz, Amprion und Transnet) und den insgesamt 884 kleineren (regionalen/lokalen) Verteilnetzbetreibern unterschieden. Erstere transportieren den Strom mit Höchst- und Hochspannungsleitungen über lange Strecken (daher der Name Übertragungsnetzbetreiber). Die Verteilnetzbetreiber bringen den Strom mit Hilfe der Mittel- und Niederspannung direkt zum Verbraucher bzw. Kunden.
Die GELSENWASSER Energienetze GmbH, kurz GWN, ist ein solcher Verteilnetzbetreiber. Die GWN betreibt zurzeit ein Stromverteilnetz in Stolzenau und ab 2023 acht weitere im Münsterland. Die Stromnetze werden eine (Gesamt)Länge von 3.200 Kilometern haben und 120.000 Einwohner mit Strom versorgen.

Viel mehr dezentrale Stromerzeuger

Im Moment sorgt die Energiewende für große Herausforderungen. So speisten früher mehr Kraftwerke mit hoher Leistung Strom in das Höchstspannungsnetz ein. In den letzten Jahren ist aber die Anzahl dezentraler Energieerzeuger – Wind- und Solarparks sowie Blockheizkraftwerke (BHKW) – stark angestiegen – und die Anzahl konventioneller Kraftwerke gesunken. Die leistungsstarken, dezentralen Erzeuger speisen zum Großteil in das Mittelspannungsnetz ein. Kleinere Solaranlagen auf Hausdächern speisen zudem mittlerweile ebenfalls eine erhebliche Menge Energie in das Niederspannungsnetz ein. So wirkt sich die Energiewende auf den Energiefluss in unseren Stromnetzen aus. Inzwischen wird Strom in allen Spannungsebenen in das Stromnetz eingespeist – die Folgen stellen Netzbetreiber wie die GWN vor neue Herausforderungen.

Energiewende macht die Netzsteuerung immer komplexer

Die Menge Strom aus Erneuerbaren Energien, die in die Stromnetze eingespeist wird, schwankt und ist nicht vorhersehbar. Deshalb ist die Netzsteuerung viel komplexer geworden. Denn naturgemäß wird nicht immer die gleiche Menge Ökostrom aus Wind und Sonne erzeugt. Mal scheint die Sonne, dann ist es bewölkt; mal weht kräftiger Wind, dann wieder herrscht Flaute. Experten nennen das diskontinuierliche Stromerzeugung. Genauso verhält es sich mit dem Stromverbrauch, der Tag und Nacht beständig, aber vorhersehbar, schwankt.
In der Regel wird der Strom ja nicht da erzeugt, wo er auch gebraucht wird – gerade bei Windenergieanlagen ist das oft der Fall. Die stehen zum Großteil im struktur- und energieabnahmeschwachen Norden – gebraucht wird der Strom aber auch im Süden.
Produktion und Verbrauch sind also räumlich entkoppelt. Das führt dazu, dass sich der Energiefluss im Stromnetz verändert. Das Stromnetz muss auf diese Umstände ausgerichtet werden. Deshalb werden im ganzen Land unter anderem neue Stromtrassen gebaut und neue Technologien eingesetzt.
Zusätzlich sollen die Wärmeversorgung und der Verkehr stärker auf Ökostrom umgestellt werden. Die Herausforderung für Netzbetreiber ist, die Kunden mit elektrischer Energie in geforderter Qualität zu versorgen. In Zukunft müssen dsie drei- bis fünfmal so viel Strom transportieren. Deshalb müssen die Stromverteilnetze weiterentwickelt werden – zu intelligenten Netzen! Nur so können Stromerzeugung, Speicherung und Verbrauch aufeinander abgestimmt werden.

Smart Grids: intelligente Stromnetze bauen

Damit die Stromnetze in Zukunft allen neuen Anforderungen standhalten können, müssen sie zu Smart Grids (intelligenten Stromnetzen) ausgebaut werden. Nur dann können sie mit Blick auf Stromerzeugung, Speicherung und Verbrauch optimal gesteuert werden. Damit sind Smart Grids die Voraussetzung für den nachhaltigen Umstieg auf Erneuerbare Energiequellen.

Smart Grid = intelligentes Stromnetz

Zahlen & Fakten zum deutschen Stromnetz

• 650 Mrd. kWh Strom wurden 2016 in Deutschland erzeugt.
• Es gibt hierzulande derzeit 884 Stromnetzbetreiber.
• Das deutsche Stromnetz ist ungefähr 1,8 Mio. km lang.

Erklärvideo der acatech über Smart Grids

 

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