Informationsverarbeitung für die Steuerung der Netzlasten
Kluge Netze sorgen für Energieeffizienz
Smart Grids bilden den Kern für ein effizientes Energiemanagement. Sie erlauben es, Energie aus dezentralen und nicht ständig verfügbaren Quellen einzuspeisen und die verfügbare Energie mit der Nachfrage im Gleichgewicht zu halten. Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Datenkommunikation.
Wie die Welt vor dem Internet aussah, wagt sich heute kam jemand, der in der Informationstechnik arbeitet, mehr vorzustellen. Wer aber gerne einmal erfahren möchte, wie sich eine Welt ohne Internet anfühlt, der braucht nicht in eine Zeitmaschine zu steigen. Er muss sich nur unser Stromnetz ansehen: Der Strom wird im Wesentlichen so produziert und vor allem verteilt, wie das schon vor 100 Jahren der Fall war. Große Kraftwerke produzieren die Energie und speisen die Energie in das Hochspannungsnetz ein. Die Kunden werden direkt über das Niederspannungsnetz versorgt. Eine Überwachung gibt es praktisch nur im Hochspannungsnetz in den Netzleitständen. Und dort entscheiden immer noch Menschen, was getan werden muss. Das entspricht ungefähr dem alten Briefverteilsystem der Post – in Zeiten des Internet.
Bisher war das auch kein großes Problem. Denn das Energieangebot befand sich weitgehend im Gleichgewicht mit der Nachfrage, die Energieerzeuger fahren die Produktion der Nachfrage nach. Sie lässt sich überraschend genau entsprechend der Jahres- und Tageszeiten prognostizieren, mittags ist sie am höchsten, in der Nacht am geringsten. Sogar die Auswirkungen von Ereignissen wie Fußballweltmeisterschaften oder Olympische Spiele auf die Energienachfrage lassen sich sehr gut vorausplanen. Schnelle Reaktionen, gar in Echtzeit, waren bisher nicht erforderlich. Dementsprechend sehen die Sensoren aus, die die Netze überwachen: Im Niederspannungsteil müssen Service-Mitarbeiter zu den Ortsnetzstationen fahren und die Geräte auslesen. Die Reaktionszeiten liegen hier bei Tagen.
Zwei Anforderungen kommen aber nun auf die Energieversorger zu, die dieses Bild ändern werden: höhere Energieeffizienz und erneuerbare Energie. Zunächst zur Energieeffizienz. Wenn die Energieversorger besser über den aktuellen Bedarf der Verbraucher Bescheid wüssten, könnten sie die Nachfrage über unterschiedliche Zeittarife besser steuern. Das bedeutet, sie könnten ihre vorhandenen Kapazitäten besser nutzen und müssten weniger Kraftwerke bauen. Für die Kunden hieße das: Sie haben die Möglichkeit, ihre Stromkosten zu senken.
Auf neue Energiequellen wie Solarenergie und Windräder ist das alte Netz ebenfalls nicht gut ausgelegt. Denn diese Energiequellen liefern nicht wie die bestehenden Kraftwerke kontinuierlich, sie sind vom Wetter abhängig, und das ist kaum vorherzusagen. Zudem liefern die Photovoltaikanlagen ins Niederspannungsnetz, das überhaupt nicht überwacht wird. Wenn aber die Klimaziele erreicht werden sollen, wenn tatsächlich bis 2020 rund 20 Prozent der Energie aus erneuerbaren Quellen kommen soll, dann steigt der Anteil dieser Quellen über die nächsten Jahre rasant. Schon jetzt gibt es Zeiten, zu denen mehr Energie erzeugt als nachgefragt wird, dann bezahlen die Energieerzeuger die Abnehmer sogar, wenn sie Strom aus dem Netz nehmen. Das liegt nicht gerade im Interesse der Energieversorger.
Um das zu ändern, müssen sie die Netze in Echtzeit überwachen und steuern. »Über die bestehende Infrastruktur müssen wir ein Informationsnetz legen, das das Gesamtsystem im Gleichgewicht halten kann«, sagt Dr. Christian Feißt, Leiter Geschäftsentwicklung Smart Grid von Cisco. Jetzt könnte man meinen, dass dies so schwierig nicht sein dürfte. Mit dem Internet besteht ja bereits ein solches Netz, man müsste es nur nutzen. Ganz so einfach ist die Sache jedoch nicht. Erstens ist die Komplexität sehr hoch: Es gibt im Energieversorgungsnetz weit mehr Knoten (Einspeisepunkte, Verbraucher, Sensoren) als im Internet.
Zweitens spielt die Sicherheit eine entscheidende Rolle. Es muss verhindert werden, dass Hacker in das System eindringen können. Die Energieverteilung ist eine hochsensible Sache. Schon deshalb steht für Feißt fest: »Wir müssen für die Überwachung der Stromverteilung ein vom herkömmlichen Internet abgekoppeltes System aufbauen.« Dafür hält er Cisco für bestens positioniert: »Wir wissen, wie man große Informationsnetze baut und betreibt, und wir können für die Datensicherheit und die physische Sicherheit sorgen.«
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