Smart Grid: Heizen im intelligenten Stromnetz

Smart Grid steht für intelligentes Stromnetz   

In einem intelligenten Stromnetz sind Erzeuger, Speicher und Verbraucher digital miteinander verbunden. Sie kommunizieren untereinander und sorgen dafür, dass Bedarf und Angebot im Stromnetz immer zusammenpassen. Vor allem im Zusammenhang mit schwankend auftretenden (fluktuierenden) erneuerbaren Energien ist das wichtig, um Ausfälle und Überproduktionen zu vermeiden.

Smart Grid ist Voraussetzung für stabile Netze   

Was das heißt, zeigt ein kurzes Beispiel: Noch vor einigen Jahren kam der Strom im deutschen Netz überwiegend aus Kohle- und Atomkraftwerken. Diese laufen kontinuierlich und können ihre Leistung zumindest bedingt an Schwankungen im Stromverbrauch anpassen. Heute wächst der Anteil erneuerbarer Energien aus Solar- oder Windkraftanlagen. Aber: Diese liefern nur, wenn die Sonne scheint und der Wind weht. Ohne die effiziente Vernetzung von Erzeugern, Speichern und Verbrauchern könnten Flauten an bewölkten Tagen zu Stromausfällen führen. Nur ein Smart Grid lässt sich unter diesen Umständen effizient und zuverlässig betreiben.

Funktionsweise intelligenter Stromnetze  

In intelligenten Stromnetzen kommunizieren Verbraucher, Speicher und Erzeuger ständig miteinander. So wissen Haushaltsgeräte wie Spül- oder Waschmaschinen, wann der Strom im Überfluss vorhanden ist und springen genau dann automatisch an. Kommunizieren smarte Zähler hingegen einen steigenden Stromverbrauch, können nicht benötigte Geräte vorübergehend abgeschaltet werden. Auf diese Weise haushaltet das Smart Grid effizient mit den verfügbaren Ressourcen.

Die eigene Heizung im Smart Grid   

Was viele nicht wissen, ist, dass sich auch die Heizung sinnvoll mit dem Smart Grid verbinden lässt. Im Detail betrifft das vor allem strombetriebene Wärmepumpen, stromerzeugende Heizungsanlagen und Photovoltaiksysteme.

Wärmepumpe lässt sich vorübergehend abschalten   

Eine Wärmepumpe nutzt Energie aus der Umwelt zum Heizen. Möglich ist das mit einem technischen Prozess, der häufig strombetrieben funktioniert. Im Grunde geht es dabei darum, ein dampfförmiges Medium zu komprimieren, um mit dem Druck auch die Temperatur auf ein nutzbares Niveau anzuheben. Da die Technik vergleichsweise viel Strom verbraucht, können Energieversorger die Anlagen bei Engpässen vom Netz nehmen. Das senkt den Verbrauch und beugt Ausfällen vor. Pufferspeicher sorgen zwischenzeitlich dafür, dass auch die thermische Energie im Haus nicht ausgeht. Dazu werden sie kontinuierlich mit Wärme beladen, die sich dann zeitversetzt abrufen lässt. Und das sogar dann, wenn das Heizgerät gar nicht arbeitet.

Stromerzeugende Heizungen im Smart Grid

Auch stromerzeugende Heizgeräte wie das Blockheizkraftwerk (BHKW) oder die Brennstoffzelle übernehmen eine wichtige Rolle in intelligenten Stromnetzen. Denn sie erzeugen neben thermischer auch elektrische Energie, die das Stromnetz bei Engpässen stützen kann. Möglich ist das mit sogenannten virtuellen Kraftwerken, die aus einem Zusammenschluss zahlreicher Heizgeräte bestehen. Sie kommunizieren über spezielle Schnittstellen und können ihre Leistung bedarfsgerecht anpassen. Damit es im Haus nicht kalt wird, sichern Pufferspeicher auch hier die Wärmeversorgung ab.

Photovoltaikanlagen und Stromspeicher im Netz   

Auch wenn sich die  Photovoltaik zum Eigenverbrauch  nutzen lässt, lohnt sich die Verknüpfung mit dem Smart Grid. Denn zusammen mit einem Stromspeicher kann auch die Solartechnik für einen Ausgleich im Netz sorgen. Während die Technik in aller Regel als Erzeuger fungiert, kann sie dabei auch Überschüsse aus dem Netz aufnehmen. Möglich ist das mit Strom- und Wärmespeichern. Während  Stromspeicher  elektrische Energie aufnehmen, puffern thermische Speicher Überschüsse in Form von Wärme. Diese lässt sich zeitversetzt abrufen und versorgt dann Heizung und Warmwasserbereitung. Sind verhältnismäßig wenig Erzeuger und Verbraucher miteinander verbunden, spricht man auch von  Micro Grid  statt Smart Grid.  

Vorteile und Herausforderungen im Smart Grid

Durch intelligente Stromnetze wird die Stromversorgung effizienter und sicherer. Vor allem im Zusammenhang mit regional vorhandenen erneuerbaren Energieanlagen kann das sogar die Netzausbaukosten verringern und die Energiewende wird günstiger. Voraussetzung dafür sind jedoch einheitliche Standards in Bezug auf Messverfahren und Kommunikationsstandards. Diese müssen in Zukunft so gestaltet sein, dass einzelne Systeme einfach kombinier- und austauschbar sind. Eine weitere Voraussetzung im Smart Grid: Die Datensicherheit. Hier befürchten Kritiker, dass Hacker intelligente Stromnetze angreifen und stören könnten. Damit das nicht passiert, sind geeignete Sicherheitssysteme technologieübergreifend umzusetzen und ständig zu erweitern.