Stromnetze mit solidem Grid Management sind das Rückgrat unserer modernen Gesellschaft und ermöglichen die Versorgung mit Elektrizität. Sie sind unverzichtbar für Wirtschaft, Infrastruktur und das tägliche Leben der Menschen. Ohne funktionierende Stromnetze klappt in unserer Gesellschaft buchstäblich nichts mehr.
Die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der Stromnetze ist daher von höchster Priorität. Stromausfälle können verheerende Folgen haben, sei es für die Wirtschaft, die kritische Infrastruktur oder das Wohlergehen der Bürger. Daher werden die Netze weiter ausgebaut und modernisiert. McKinsey geht von einem Invest von bis zu 850 Mrd. bis 2035 aus. Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Stromnetze robust, resilient und zukunftsfähig gestaltet werden, um den wachsenden Herausforderungen gewachsen zu sein.
Herausforderungen für die Stromnetze
Extreme Wetterereignisse wie Stürme, Überschwemmungen und Hitzewellen stellen eine wachsende Bedrohung für die Stabilität der Stromnetze dar. Diese Naturkatastrophen können zu Stromausfällen, Leitungsschäden und Überlastungen im Netz führen, mit gravierenden Folgen für die Versorgungssicherheit.
Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach Strom durch den zunehmenden Einsatz von Elektrogeräten und -fahrzeugen. Die Elektrifizierung unseres Alltags und der Mobilität erhöht den Strombedarf kontinuierlich. Diese steigende Nachfrage stellt die Netzbetreiber vor die Herausforderung, die Versorgung jederzeit sicherzustellen und Engpässe zu vermeiden.
Um diesem Anspruch gerecht zu werden, müssen die Stromnetze resilient und anpassungsfähig gestaltet werden. Dies erfordert Investitionen in die Modernisierung und den Ausbau der Infrastruktur, aber auch den Einsatz intelligenter Technologien zur Steuerung und Optimierung des Netzbetriebs.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Infrastruktur im Stromnetz sehr lange Abschreibungs- und Betriebsdauern aufweist. Laut der beim Bundesfinanzministerium einsehbaren AfA-Tabelle für die Energieversorgung haben beispielsweise Betriebsgebäude von Schalt- und Umspannwerken eine Nutzungsdauer von 50 Jahren, Hochspannungsfreileitungen 25-35 Jahre und Transformatoren 16-20 Jahre. Aufgrund dieser langen Zeiträume können Netzbetreiber nicht einfach die gesamte Infrastruktur ersetzen. Stattdessen muss die bestehende Infrastruktur schrittweise modernisiert und an die neuen Anforderungen angepasst werden.
Nur so können die Stromnetze resilient den wachsenden Belastungen standhalten und eine zuverlässige Versorgung auch in Zukunft gewährleisten. Die Bewältigung dieser Herausforderungen ist von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit unserer Gesellschaft.
Grundlagen des Grid Managements
Grid Management umfasst die kontinuierliche Überwachung, Steuerung und Optimierung des Stromnetzes. Durch den Einsatz moderner Technologien können Netzstörungen frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um die Versorgungssicherheit aufrechtzuerhalten.
Die Überwachung des Stromnetzes erfordert eine Kombination verschiedener Methoden und fortschrittlicher Technologien, einschließlich Sensoren und Messgeräten, die Echtzeit-Informationen über den Zustand des Netzes liefern. Diese Daten werden in Kontrollzentren gesammelt und analysiert, um Abweichungen vom Normalbetrieb zu erkennen. Auf Basis dieser Informationen können Netzbetreiber dann gezielt eingreifen und Steuerungsmaßnahmen ergreifen, um Überlastungen, Ausfälle oder Spannungsschwankungen zu verhindern.
Darüber hinaus ermöglicht das Grid Management eine kontinuierliche Optimierung des Netzbetriebs. Durch den Einsatz intelligenter Algorithmen und Prognosesysteme können Lastspitzen antizipiert und Energie effizient verteilt werden. Auch die Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz kann so besser koordiniert und gesteuert werden.
Technologien zur Steigerung der Netzresilienz
In modernen Grids liefern intelligente Zähler in den Haushalten und Sensoren in intelligenten Ortsnetzstationen Echtzeit-Daten über das Stromnetz. In Deutschland sind diese Systeme noch im Aufbau, und die meisten Stromzähler liefern noch keine Daten zurück ans Netz. Künftig wird sich das ändern, und dann helfen die Daten, das Netz besser zu steuern und zu optimieren. Dadurch können Lastspitzen und Verbrauchsmuster frühzeitig erkannt werden. Auf Basis dieser Daten können Maßnahmen zur Laststeuerung und Lastverteilung ergriffen werden, um Überlastungen zu vermeiden. So wird die Netzresilienz erhöht.
Mithilfe von Sensoren, die an kritischen Punkten des Stromnetzes installiert sind, können Informationen über Spannung, Stromstärke, Temperatur und andere relevante Parameter gesammelt werden. Diese Sensordaten ermöglichen es den Netzbetreibern, den Zustand des Netzes in Echtzeit zu überwachen und schnell auf Abweichungen zu reagieren. Mögliche Schwachstellen können so frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um Ausfälle zu verhindern.
Lastmanagement und Energiespeicherung tragen ebenfalls zur Verbesserung der Ausfallsicherheit bei. Lastmanagement ermöglicht die Steuerung und Verteilung der Stromnachfrage, um Überlastungen zu vermeiden. Durch die Beeinflussung des Verbraucherverhaltens können Lastspitzen abgeflacht und die Netzstabilität erhöht werden.
Energiespeichersysteme können überschüssige Energie aufnehmen und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen, was die Netzstabilität erhöht. Durch den Einsatz von Batteriespeichern, Pumpspeicherkraftwerken oder Power-to-X-Technologien können Lastspitzen abgefedert und Schwankungen in der Einspeisung erneuerbarer Energien ausgeglichen werden.
Zudem haben Investitionen in Energiespeicher die Fähigkeit des Netzes, auf Schwankungen in der Stromerzeugung zu reagieren, stark verbessert.
„Die Resilienz unserer Stromnetze wird in den kommenden Jahren entscheidend sein. Moderne Technologien und intelligente Steuerungssysteme – auch in den Ortsnetzstationen – sind der Schlüssel zur Sicherstellung einer stabilen und zuverlässigen Energieversorgung.“
Carlo Lazar, Smart-Grid-Experte bei Aidon
Für Lazar ist die Kombination von fortschrittlichem Grid Management und erneuerbaren Energien ein zentraler Faktor für die Zukunftsfähigkeit der Stromnetze.
Die Rolle der digitalen Ortsnetzstation
Digitale Ortsnetzstationen spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Netzresilienz. Moderne Stationen verfügen über eingebaute Intelligenz, während ältere Stationen mit Sensorik und Konnektivität aufgerüstet werden können. In beiden Fällen steuern und überwachen die Stationen die Stromverteilung auf lokaler Ebene präzise. Sie erfassen detaillierte Daten über den Zustand des Netzes und ermöglichen eine schnelle Reaktion auf Störungen. Carlo Lazar dazu: „Digitale Mess- und Steuerungslösungen sind nachrüstbar. So lassen sich Ortsnetzstationen digitalisieren und für die Zukunft rüsten. Erste Pilotprojekte, etwa in Haßfurt, zeigen bereits Erfolge.“
Laut Aidon tragen digitale Ortsnetzstationen dazu bei, die Effizienz und Flexibilität der Stromnetze zu erhöhen. Sie bieten die Möglichkeit, dezentrale Energiequellen besser zu integrieren und Lasten effizienter zu steuern. Die Implementierung solcher Technologien ist ein zentraler Bestandteil der Strategie von Aidon, um die Resilienz der Stromnetze zu verbessern.
Allerdings wird in einem Arbeitspapier (auf Seite 27), das beim Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz abrufbar ist, festgestellt, dass es in Deutschland noch erhebliche Wissenslücken rund um die Vorteile von Smart-Grid-Komponenten gebe, etwa bei den Regelbaren Ortsnetztransformatoren (rONT). Das seien „Wissenslücken, die am Ende zu ineffizienten Netzstrukturen … führen können“.
Fazit
Grid Management spielt eine Schlüsselrolle bei der Erhöhung der Resilienz von Stromnetzen. Durch den Einsatz intelligenter Technologien wie Smart Metern, Sensoren und digitalen Ortsnetzstationen können Netzbetreiber den Zustand des Netzes in Echtzeit überwachen, Störungen frühzeitig erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen ergreifen.
Lastmanagement, Energiespeicherung und die Integration erneuerbarer Energien tragen ebenfalls dazu bei, die Netzstabilität zu verbessern und die Ausfallsicherheit zu erhöhen. Durch die Kombination dieser Maßnahmen können Stromnetze den wachsenden Herausforderungen wie extremen Wetterereignissen und steigender Nachfrage besser begegnen.
Intelligente Steuerungssysteme sind entscheidend für die Resilienz der Stromnetze. Nur durch kontinuierliche Investitionen in die Modernisierung und Digitalisierung der Netzinfrastruktur können wir langfristig eine stabile und zuverlässige Energieversorgung gewährleisten.