Smart Grid, Smart Grid, Smart Grid

Ein Smart Grid ist ein intelligentes Stromnetz, in dem eine Verbindung zwischen allen Teilnehmern des Energiemarktes besteht, mit dem Ziel, Energiedienstleistungen bereitzustellen, Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern sowie dezentrale Energiequellen, einschließlich erneuerbarer Energiequellen, zu integrieren.

Dabei handelt es sich um Strom- und Kommunikationsnetze, die eine Echtzeitregulierung der Stromproduktion und des Stromverbrauchs sowohl lokal als auch global ermöglichen. Ihr Prinzip ist eine interaktive wechselseitige Kommunikation zwischen Produktionsquellen und Geräten bzw. Verbrauchern über die aktuellen Möglichkeiten der Energieerzeugung und des Energieverbrauchs.

Eine andere Definition: Intelligente Netze sind Energiesysteme, die Informations- und Steuerungstechnologien, verteilte Datenverarbeitung sowie zugehörige Sensoren und Steuerungen nutzen, um das Verhalten und Handeln von Verbrauchern und anderen Interessengruppen zu integrieren und effektiv eine nachhaltige, wirtschaftliche und zuverlässige Stromversorgung bereitzustellen ... .

Mit steigendem Anteil erneuerbarer Energiequellen im Stromnetz steigt auch die Nachfrage, insbesondere nach Niederspannungsnetzen. Niederspannungsnetze übernehmen nicht mehr nur die Aufgabe, Strom aus den Verteilnetzen aufzunehmen und zu verteilen, sondern zunehmend auch die Aufgabe, dezentral erzeugten Strom in die Verteilnetze zurückzuspeisen.

Der Vormarsch erneuerbarer Energiequellen in der Energielandschaft hat den Energiefluss im Netz erheblich verändert: Jetzt verbrauchen Verbraucher nicht nur Strom, sondern produzieren ihn auch über dasselbe Netz. Daher erfolgt der Energiefluss nun in beide Richtungen.

Das Smart Grid sendet Strom von Lieferanten zu Verbrauchern und nutzt dabei bidirektionale digitale Technologie, um die Verbrauchernachfrage zu steuern. Dies hilft, Energie zu sparen, Kosten zu senken, die Benutzerfreundlichkeit und Transparenz zu verbessern.

Allerdings warnen Datenschutz- und Sicherheitsexperten vor dem Überwachungspotenzial und der Verwundbarkeit dieser Technologie, die auch von Dieben ausgenutzt werden könnte. Darüber hinaus kann die Synchronisierung von Kunden und Preisen das Netzwerk destabilisieren.

Die Nutzung von Photovoltaik-Solarenergie im ökologisch sauberen Gebiet Solarsiedlung in Vauban (Freiburg, Deutschland).

Merkmale von Smart Grids:

• Vollständige Automatisierung. Es umfasst ein digitales Überwachungs- und Steuerungssystem, integrierte Sensoren zur Überwachung des Netzwerkverhaltens und automatisches Failover. Gewährleistet die Verfügbarkeit von Echtzeitinformationen zu Netzwerklast, Stromqualität, Ausfällen usw.
• Vollständige Kundenintegration. Sein Kern besteht darin, den Verbrauchern mit digitalen Zählern einen wechselseitigen Informationsfluss in Echtzeit zu bieten, der es ermöglicht, Preistarife entsprechend der aktuellen Situation im Netz zu erstellen (die sogenannten „Intelligenten Stromzähler“). Dadurch können Kunden den Verbrauch effizient verwalten, beispielsweise Wasser erhitzen, waschen oder Batterien laden.
• Anpassung an unterschiedliche Arten der Stromerzeugung. Die Entwicklung intelligenter Netze beginnt vor allem zu dem Zeitpunkt, an dem kleinere Stromquellen an das Verteilungssystem angeschlossen werden, deren Verhalten schwer vorhersehbar ist, zum Beispiel Solar- und Windkraftwerke, Gas-Mikroturbinen und andere dezentrale Stromerzeugungstechnologien, die den Nutzern ermöglichen Strom aus eigenen Ressourcen zu erzeugen und den Überschuss an das Netz zu verkaufen. Wo sich diese dezentralen Quellen befinden, lässt sich die Stärke von Sonnenlicht oder Wind nur sehr schwer vorhersagen. Da Smart Grids regelmäßig Informationen über den Stromverbrauch senden, ist es möglich, den Strom beispielsweise in Kraftwerken mit konventionellen Brennstoffen zu regulieren.

Konventionelle Stromnetze nutzen in der Regel bereits teilweise Informations- und Steuerungstechnik. Im Smart Grid werden diese Technologien weiterentwickelt.

Die wichtigste Änderung auf Endverbraucherebene ist die Installation intelligenter Zähler. Ihre Hauptaufgaben sind das Auslesen von Daten aus der Ferne und die Möglichkeit, sich im Laufe der Zeit ändernde Preise abzurechnen.

Intelligenter Stromzähler

Smart Meter sind Stromzähler, die den Stromverbrauch in Abständen von 1 Stunde oder weniger erfassen und diese Informationen mindestens einmal täglich zur Überwachung und Steuerung an das Energieunternehmen übermitteln.

Intelligente Zähler ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Zähler und dem Zentralsystem.

Die Datenübertragung zwischen den einzelnen Komponenten des Netzwerks erfolgt über Telefonmodem, GSM-, ADSL-Verbindungen oder andere Methoden. Dies ermöglicht die Entwicklung differenzierterer Tarife und damit günstigerer Preisanreize für inländische Verbraucher (intelligenter Markt).

Im Gegensatz zu Energieüberwachungssystemen für Privathaushalte können intelligente Zähler Daten zur Fernauslesung sammeln.

Wirtschaftliche Vorteile ohne Komforteinbußen kann der Nutzer nur dann realisieren, wenn es auch Geräte gibt, die automatisch arbeiten, am besten bei Niedrigtarifen. Dabei handelt es sich um Vorgänge, die nicht zeitkritisch sind, etwa das Laden von Elektrofahrzeugen, das Betreiben von Wärmepumpen, das Einfrieren, Heizen (Elektroboiler) oder das Abwaschen von Geschirr.

Für den Stromnutzer stellt diese Technologie beispielsweise sicher, dass das Elektrofahrzeug genau dann geladen wird, wenn ein guter Zugang zu günstiger erneuerbarer Energie besteht. Auf diese Weise kann die Windenergie in den Stunden mit starkem Wind besser genutzt werden.

Ein weiteres Beispiel sind Steuerungssysteme, die Industrien automatisch dabei helfen, Produktionsprozesse mit niedriger Priorität herunterzufahren, wenn die Strompreise vorübergehend hoch sind.

Mit Nachtspeicherheizungen und festen Nachttarifen wurde dies bereits vor Jahrzehnten umgesetzt, moderne Systeme können jedoch flexibler und intelligenter arbeiten, was insbesondere für die Einbindung erneuerbarer Energiequellen wichtig ist.

IT Sicherheit

Eines der Hauptprobleme von Smart Grids sind Cyberangriffe. Idee, Konzept und Topologie von Smart Grids basieren auf IT-Lösungen, die eine gewisse Bedrohung bergen. Smart Grids sind für ihren Betrieb und ihre effektive Steuerung auf viele Computer, Computernetzwerke, Software und Kommunikationstechnologien angewiesen.

Unbefugte Eingriffe in die IT-Infrastruktur dieses Cyberkriminellen können aufgrund der fehlenden Macht für bestimmte Empfänger direkt und indirekt zu enormen Verlusten führen.

Aufgrund der Komplexität des Netzwerks müssen noch Lücken identifiziert werden. Aufgrund der Größe, Komplexität und Dynamik des Energiesystems sowie der Unvorhersehbarkeit potenzieller Angreifer ist es daher schwierig, das mit einem potenziellen Angriff verbundene Risiko einzuschätzen.