Schutz der Umwelt durch Smart Grids:Energienetze müssen intelligent sein

Die Weltklimakonferenz in Paris hat ein viel gelobtes Ergebnis gebracht: Die internationale Staatengemeinschaft will den Temperaturanstieg auf 2 Grad begrenzen. Dieses anspruchsvolle Ziel fordert besonders die Industrieländer heraus, denn sie verbrauchen die meiste Energie und zählen zu den größten Klimagasproduzenten. Ihre große Aufgabe können sie nur erfüllen, wenn der Anteil erneuerbarer Energien steigt und die Stromnetze intelligenter werden. Telefónica bietet die passenden Kommunikationslösungen dafür an. International gilt vor allem die Energiewende in der Bundesrepublik als Vorbild. Dazu gehören der Ausstieg aus der Atomenergie, der Ausbau erneuerbarer Energieträger und das Absenken des CO₂-Ausstoßes durch fossile Energieträger. Doch diese tiefgreifenden Veränderungen können nur gelingen, wenn in Zukunft die Energieproduktion in Deutschand und der Energieverbrauch intelligent aufeinander abgestimmt werden. Das wird beispielsweise möglich durch die automatische Kommunikation von Maschine-zu-Maschine (M2M) und neue Lösungen wie Telefónica Smart Meter Connect.

Bisher produziert nur eine kleine Zahl von großen Kraftwerken den meisten Strom in Deutschland. Doch in Zukunft soll es eine Vielzahl von Photovoltaik- und Windenergieanlagen sein, deren Leistung aber abhängig vom Wetter ist: Je nach Sonnenstand oder Windstärke wird unterschiedlich viel Strom erzeugt. Deswegen müssen Produktion und Verbrauch intelligent und schnell aufeinander abgestimmt werden, damit es nicht zu Stromausfällen kommt. Das gesamte Stromnetz benötigt eine Kommunikationsinfrastruktur, über die sich Angebot und Nachfrage steuern und regeln lassen. Doch während im Hoch- und Mittelspannungsbereich die Energieerzeuger und Netzbetreiber ihre Stromverteilung bereits aktiv regeln können, fehlt diese Möglichkeit vor allem noch bei den Endverbrauchern. Aber das soll sich jetzt ändern: Bundesregierung und Bundestag haben die rechtlichen Grundlagen auf den Weg gebracht, damit auch Endkunden intelligente Stromzähler mit Kommunikationseinheiten nutzen können. Auch wenn zunächst bei diesen sogenannten Smart Meters vor allem das Fernablesen des Stromverbrauchs im Vordergrund steht, ermöglichen sie doch weit mehr: Ihre Smart-Meter-Gateways eröffnen beispielsweise den Weg zur Strompreis-abhängigen Steuerung der Versorgung. Damit können besonders niedrige Preise in den Zeiten von hoher Stromproduktion und geringer Nachfrage genutzt werden, um automatisch energieintensive Arbeiten erledigen zu lassen. Im Privathaushalt könnte dann beispielsweise automatisch die Waschmaschine eingeschaltet werden, wenn der Strom gerade günstig ist.

Smart Meter und Smart-Meter-Gateway übernehmen dabei die notwendige Kommunikation für die preisabhängige Schaltung. Bislang halten sich die Energieversorger in Deutschland jedoch mit solchen Angeboten noch zurück. In der Bundesrepublik sind bisher vor allem zeitabhängige Strompreise verbreitet, die zwischen Tag und Nacht unterscheiden. Der Nachtpreis pro Kilowattstunde liegt dabei ein paar Cent unter dem Tagpreis, während in anderen EU-Ländern die Kunden bereits von einer moderneren Steuerung des Stromverbrauchs profitieren können. Doch auch in Deutschland dürfte es nur noch eine Frage der Zeit sein, bis es solche Angebote in einem ausreichendem Maß gibt. Sie gehören zu den wichtigsten Bausteinen, um die Energieeffizienz in einem Land zu verbessern. Wie hilfreich moderne Kommunikationstechnologie bei der Bewirtschaftung von Gebäuden ist, zeigt beispielsweise C&A in Spanien. In dem südeuropäischen Land nutzt der Bekleidungskonzern die M2M-Kompetenz von Telefónica, um die größten Energieverbraucher in seinen Geschäften sowie im Logistik-Center zu erkennen. Vernetzte Sensoren melden ständig den Stromverbrauch durch Licht, Kühl- oder Klimaanlagen und C&A nutzt diese Informationen zur intelligenten Steuerung seines Facility-Managements. Damit konnte der Einzelhändler in seinen Geschäften bisher schon Einsparungen von durchschnittlich 20 Prozent erzielen, während es in seinem Logistik-Center sogar 35 Prozent waren.

strong>Zusätzliche Einsparpotenziale eröffnen sich, wenn auch die Speicherung von Strom bei der intelligenten Steuerung mit  einbezogen wird. Gerade durch die wachsende Bedeutung der Elektromobilität ergeben sich vollkommen neue Möglichkeiten. So kann beispielsweise das Auto über die Solaranlage des Hauses aufgeladen werden und danach als stille Reserve dienen. Seine gespeicherte Energie lässt sich dann zur Versorgung der Bewohner nutzen und der Besitzer muss im Optimalfall keinen einzigen Cent an seinen Stromversorger zahlen, weil er jedes Kilowatt in seinem Hause selbst produziert hat. Die Steuerung von Produktion und Verbrauch läuft auch dabei wieder über modernste Kommunikationstechnik, wie sie in Smart Meters und Smart-Meter-Gateways zum Einsatz kommt. Diesen Trend hat auch der beliebteste Elektroauto-Hersteller der Welt bereits erkannt und bietet seit einigen Monaten auch eine Batterie als Energiespeicher für den nachhaltigen Haushalt an: die Tesla Powerwall. Auch die renommierte Prognos AG hat gerade erst den volkswirtschaftlichen Nutzen solcher Photovoltaik-Speicher (PV) in einer Studie herausgestellt. "Aufgrund unserer Kostenkalkulation muss der PV-Speicher in der Umverteilungsdebatte neu bewertet werden", sagt Frank Peter, Projektleiter der Prognos AG. "Reduzieren Speicherbetreiber die PV-Einspeisung zur Mittagsspitze, entlasten sie das Gesamtsystem, ohne dass auf erneuerbare Stromerzeugung verzichtet werden muss." Damit ließen sich die Kosten für den Stromnetzausbau auf Verteilnetzebenen in Bayern und Baden-Württemberg um mehr als 100 Millionen Euro einsparen.

Noch einen Schritt weiter bei der intelligenten Nutzung von Energie geht die spanische Stadt Santander. Als SmartSantander hat sie sich zum Modell für die intelligenten Städte der Zukunft entwickelt. Viele Tausende von vernetzten Sensoren melden beispielsweise, welche Parkplätze in der Smart City frei sind, damit sie aktiv gemanagt werden können. Die Autofahrer sparen sich damit die lästige Parkplatzsuche und verbrauchen weniger Sprit, während die Stadt von weniger Abgasen und einer besseren Luft profitiert.  Auch die Straßenlaternen verfügen in Santander über Lichtsensoren, welche die Grundlage für die automatisierte Schaltung der ganzen Straßenbeleuchtung sind. Und sogar bei den städtischen Grünanlagen sorgen Sensoren für mehr Effizienz: Die kleinen Messgeräte melden automatisch, wann die nächste Bewässerung nötig ist. So wird kein Wasser vergeudet. Die moderne Kommunikationstechnik bildet also das Nervensystem: Sie meldet Bedarf und Verbrauch, Angebot und Nachfrage – und ermöglicht damit die optimale Steuerung. So wird das Stromnetz intelligent und die Energiewende kann gelingen.