Smart Grid | Einfache Erklärung am Beispiel des Verteilnetzes

Summary

Unter dem Begriff 'Smart Grid' wird eine Vielzahl neuer technischer Lösungen im Energiesystem zusammengefasst, die sowohl die Integration von Erzeugern, Verbrauchern und Speichern als auch die Steuerung des Netzes durch Mess-, Regel- und Kommunikationstechnologie umfassen. Das Video zeigt, wie unser aktuelles Netz bereits intelligenter wird und wie weitere Schritte geplant sind. Es erläutert anhand eines Beispiels, warum die Energiewende mehr Intelligenz im Verteilnetz erfordert, und beschreibt verschiedene Lösungen, von dicken Kabeln bis hin zu KI-unterstützten Systemen, die helfen, die Stromversorgung effizienter zu gestalten.

Takeaways

• ⚡ Der Begriff 'Smart Grid' beschreibt intelligente Netzwerke, die technische Lösungen zur Integration von Erzeugern, Verbrauchern und Speichern bieten.
• 🔌 Das intelligente Netz umfasst nicht nur die Übertragung und Verteilung, sondern auch die Nutzung von Mess-, Steuer- und Kommunikationstechnologie.
• 🏭 Früher lieferten große Kraftwerke stets die benötigte Energie, heute wird die Erzeugung durch Photovoltaik (PV), Wind und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen dezentralisiert.
• 📉 Die Verteilnetze werden durch die Energiewende stärker belastet und müssen entweder teurer ausgebaut oder intelligenter gestaltet werden.
• 📊 Ein geplanter Schritt zur Verbesserung des Netzes ist der Rollout von Smart Metern, die den Stromverbrauch und andere Netzstatusvariablen wie Spannung direkt messen können.
• 🏡 Ein einfaches Beispiel zeigt, wie PV-Anlagen und Elektrofahrzeuge die Spannung im Netz stark beeinflussen und zu Über- oder Unterspannung führen können.
• 🔧 Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ist der Austausch des Transformators durch einen Laststufenschalter, der die Spannung regulieren kann.
• 🤖 Noch intelligentere Lösungen umfassen die Vernetzung von Haushalten, um Speicher und Ladezeiten von Elektroautos zu optimieren und die Belastung des Netzes zu verringern.
• 💡 Künstliche Intelligenz und variable Strompreis-Modelle könnten dabei helfen, den Energieverbrauch besser zu steuern und den Netzausbau zu vermeiden.
• 🌍 Die Energiewende erfordert eine Anpassung des Stromnetzes, das durch den Einsatz von intelligenter Technologie und künstlicher Intelligenz optimiert werden kann.

Q & A

Was versteht man unter dem Begriff 'Smart Grid'?

Ein Smart Grid, auch intelligentes Netz genannt, fasst eine Vielzahl neuer technischer Lösungen im Energiesystem zusammen. Es bezieht sich nicht nur auf das Netz, das für Übertragung und Verteilung zuständig ist, sondern auch auf die Integration von Erzeugern, Verbrauchern und Speichern sowie die Nutzung von Mess-, Steuerungs- und Kommunikationstechnologien.

Welche Rolle spielen Smart Meter in einem Smart Grid?

Smart Meter sind intelligente Stromzähler, die über eine direkte Kommunikationsschnittstelle verfügen und Messwerte wie den Stromverbrauch und künftig auch Netzstatusvariablen wie Spannung direkt übermitteln können. Sie sind ein geplanter Schritt, um das Netz intelligenter zu machen.

Warum muss das Verteilnetz durch die Energiewende intelligenter werden?

Durch die Energiewende wird die Stromerzeugung dezentraler, da Photovoltaik (PV), Windkraft und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) vermehrt genutzt werden. Dadurch nimmt die Zahl großer Kraftwerke ab und das Verteilnetz wird stärker belastet. Eine kostengünstige Lösung, um dem entgegenzuwirken, ist die Intelligenz im Netz zu erhöhen, anstatt das Netz stark auszubauen.

Was passiert, wenn das Verteilnetz im Sommer mit vollem PV-Ertrag belastet wird?

In einem vereinfachten Beispiel würde bei voller Einspeisung der PV-Anlagen und niedrigerem Verbrauch die Spannung am Ende einer Straße von 5 Häusern 254 V erreichen, was oberhalb des zulässigen Spannungsbandes von 207 V bis 253 V liegt.

Was passiert im Winter, wenn alle Haushalte gleichzeitig E-Autos laden?

Im Winter, wenn die PV-Anlagen wenig Strom erzeugen und alle Haushalte ihre Elektroautos laden und gleichzeitig Strom verbrauchen, könnte die Spannung am Ende der Straße auf 194 V sinken, was unter dem zulässigen Minimum von 207 V liegt.

Was wäre die einfachste Lösung für die Spannungsprobleme im Verteilnetz?

Die einfachste, aber kostspieligste Lösung wäre, die Straßen aufzureißen und dickere Kabel mit niedrigerem Widerstand zu verlegen, um die Spannungsabfälle zu reduzieren.

Welche intelligentere Lösung könnte das Problem der Spannungsschwankungen lösen?

Eine etwas intelligentere Lösung wäre der Einsatz eines Laststufenschalters am Transformator, der das Übersetzungsverhältnis anpasst und somit die Ausgangsspannung reguliert, basierend auf Messungen am Ende der Straße oder der Leistung am Transformator.

Welche fortgeschrittenen Lösungen werden in der Forschung für intelligente Netze entwickelt?

Fortschrittlichere Lösungen beinhalten die Messung und Kommunikation in jedem Haushalt, sodass Batterie- und PV-Systeme effizienter arbeiten und Ladungen von Elektrofahrzeugen intelligent gesteuert werden können. Künstliche Intelligenz und variable Strompreismodelle könnten ebenfalls zur Optimierung beitragen.

Wie könnte künstliche Intelligenz in einem Smart Grid eingesetzt werden?

Künstliche Intelligenz könnte genutzt werden, um den Stromverbrauch zu optimieren, indem sie beispielsweise Ladungen von Elektrofahrzeugen auf Zeiten verschiebt, in denen der Strom günstiger ist. Auch könnte sie helfen, Netzüberlastungen zu vermeiden, indem sie Lasten vorausschauend steuert.

Warum ist die Intelligenz im Netz für die Energiewende wichtig?

Durch die Dezentralisierung der Stromerzeugung und den wachsenden Strombedarf durch E-Autos und Wärmepumpen muss das Netz flexibler und intelligenter werden, um eine stabile Versorgung zu gewährleisten und kostspielige Netzausbauten zu vermeiden.