Smart-Grid – einfach dezentral selbstorganisiert

Stromangebot und –nachfrage lassen sich in einem intelligenten Stromnetz vollständig dezentral aufeinander abstimmen

Um die Schwankungen von Strom aus Sonne und Wind besser abzupuffern, soll das Stromnetz künftig mitdenken. In einem intelligenten Stromnetz, einem -Grid, wollen Stromversorger den Verbrauch abhängig vom Angebot regeln. Zu diesem Zweck sollen intelligente Stromzä die Elektrogeräte entsprechend an- und abschalten. Forscher des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation zeigen jetzt, dass die intelligenten Stromzähler die Nachfrage dezentral und selbstorganisiert mit dem Stromangebot abstimmen können.

Bislang erhoben die Versorger die Verbrauchsdaten zentral und stimmten auch Stromangebot und -nachfrage zentral aufeinander ab. Das macht die Stromversorgung anfällig für Hackerangriffe und wirft auch Fragen des Datenschutzes auf – Probleme, die im dezentralen Ansatz der Max-Planck-Forscher nicht auftreten. Mit diesem würde sich auch der aufwändige Aufbau einer großen Kommunikationsinfrastruktur erübrigen, die andernfalls künftig Millionen von Stromzählern mit den großen Energieversorgern verbinden müsste.

[note Dezentral organisierte Stromversorgung: Einer Studie von Forschern des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation zufolge können Stromsteuergeräte, sogenannte Smart-Meter, das Stromangebot etwa von Kernkraftwerken und Windkraftanlagen sowie die Nachfrage durch die Industrie und private Haushalte in einem selbstorganisierten Prozess aufeinander abstimmen. Sie berücksichtigen dabei auch, ob Strom in Speichern wie etwa in Batterien zur Verfügung steht oder ob es darin freie Speicherkapazitäten gibt. Grafik © Benjamin Schäfer / MPI für Dynamik und Selbstorganisation]

Der Ausbau der regenerativen Energien geht in Deutschland weiter flott voran. Seit Anfang 2014 decken Einspeisungen aus erneuerbaren Energiequellen mehr als 28 Prozent des deutschen Stromverbrauchs – ein neuer Rekord. Doch mit dem Mehr an Solar- oder Windparks nehmen auch Schwankungen im Stromnetz zu. Wenn sich eine Wolkenfront über Süddeutschland schiebt, liefern die Photovoltaikanlagen plötzlich weniger Strom. Und wenn ein Sturm aufzieht, erhöht sich schlagartig die Stromproduktion in den Windparks und schwankt noch stärker als ohnehin schon. Das klassische Stromnetz kennt solche Schwankungen nicht, denn die Generatoren in den Kohlekraftwerken und den verbliebenen Atomkraftwerken schnurren tagein tagaus gleichmäßig dahin und liefern konstant Strom.

Die zunehmenden Einspeise-Schwankungen müssen künftig verstärkt mit den gleichzeitig schwankenden Stromverbräuchen abgeglichen werden. Liefern Wind und Sonne viel Energie, sollen zum Beispiel Kühlaggregate in Rechenzentren und Lagerhäusern, Kühlschränke daheim oder Ladegeräte für Elektroautos hochgefahren werden. Herrscht Flaute, sollen sie vorübergehend in den Ruhezustand gehen. Um das zu erreichen, wollen Energieversorger ihre Kunden künftig mit Stromsteuergeräten, sogenannten Smart-Metern, ausrüsten. Diese werden in Haushalten oder bei Firmenkunden installiert und liefern ihre Daten automatisch an den Energieversorger. Je nach Stromangebot sollen dann die Haushalts- und Industriegeräte an- oder abgeschaltet werden. Die Motivation für den Kunden besteht unter anderem darin, dass er bei hohem Stromangebot Energie zu niedrigen Preisen beziehen kann. Um Stromangebot und –nachfrage aufeinander abzustimmen, bringen Forscher des Göttinger Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation nun ein Konzept ins Spiel, das auf eine dezentrale Abstimmung von Stromangebot und –nachfrage setzt.

Folgt: Hacker könnten ein zentral organisiertes Versorgungsnetz lahmlegen