Mit der Elektromobilität leisten wir einen wichtigen Beitrag, um unsere Umwelt nachhaltig zu schützen. Die Weiterentwicklung des elektrischen Verkehrs finden wir aber nicht nur auf unseren Straßen. Auch Schiffe und Züge werden mittlerweile teilweise elektrisch angetrieben. Die Vorteile, welche sich in einer geringeren CO2-Belastung deutlich machen, sind unverkennbar. Auf der anderen Seite steht jedoch unser Stromnetz, über dessen Kapazitäten wir nicht grenzenlos verfügen können.
Damit die Elektromobilität auch in Zukunft noch wegweisend ist, müssen wir also intelligente Lösungen finden. Es braucht folglich ein ebenso smartes Stromnetz. Denn nur so können wir unsere Umwelt nachhaltig schonen.
Elektromobilität und Stromnetz: Wie ist der aktuelle Stand?
Wer sich ein Elektroauto anschafft, ist von den Vorteilen überzeugt, die die Elektromobilität mit sich bringt. Weil sich die CO2-Belastung im Fahrbetrieb mit erneuerbaren Energien auf nahezu null reduziert, leisten E-Mobilist*innen ihren Teil, um die Umwelt zu schonen. Außerdem profitieren sie von den Steuervergünstigungen, mit denen der Staat alle Autofahrer unterstützt, die ihre elektrisch betriebenen Fahrzeuge über das öffentliche Stromnetz aufladen. Intelligent ist die Lösung für den Autofahrer auch, weil sich der Verschleiß eines E-Autos in Grenzen hält und eine Ladung Strom weniger kostet als eine Tankfüllung Benzin.
Die Elektromobilität wird von Kommunen, Ländern und dem Bund dadurch unterstützt, dass der Fahrer sein E-Auto an immer mehr öffentlichen Ladepunkten aufladen kann. Wer daraus keinen Nutzen zieht, kann bei einem privaten Anbieter eine Wallbox erwerben, die er auf seinem eigenen Grundstück installiert und bedarfsgerecht verwendet.
Fraglich bleibt, ob der vorhandene Strom dauerhaft für die Versorgung aller Menschen ausreicht. Dabei bildet aber nicht die vorhandene Energiemenge das Problem ab. Vielmehr kann die Verteilung des Stroms über die Netz-Infrastruktur zum limitierenden Faktor werden.
Warum müssen die Stromnetze von morgen intelligenter sein?
Mit der Versorgung unserer E-Fahrzeuge versorgt das Stromnetz in Deutschland nur einen Teil unserer Volkswirtschaft. Denn auch in den privaten Haushalten und in denen Unternehmen ist man auf eine regelmäßige Versorgung per Steckdose angewiesen.
Auch, wenn die Belastung in den privaten Haushalten deutlich unter den 22 kW liegt, die u. a. für die Beladung eines E-Autos benötigt werden, ist nicht schwer vorherzusehen, dass das Stromnetz früher oder später an seine Grenzen stößt. Dies wird z. B. deutlich, wenn viele Fahrer ihre E-Autos am Abend aufladen und die Spitzenlasten im Stromnetz über die kritische Grenze hinausgehen. Daneben werden nahezu 200 Haushalte mit dem haushaltsüblichen Maß über einen Trafo versorgt, welcher mit zehn Leitungen die Netzspannung aufrechterhält.
Um die gesamte Stromversorgung auf Dauer zu gewährleisten, muss der vorhandene Strom in Zukunft besser verteilt werden. Dafür ist es auch notwendig, dass die Herausforderungen bewältigt werden, die die Elektromobilität an unser Stromnetz stellt.
Soll ein partieller Stromausfall infolge einer zu hohen Strombelastung verhindert werden, gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder schränken wir die Zahl der E-Autos – und damit auch die Weiterentwicklung der E-Mobilität – ein oder wir schaffen die Voraussetzungen, die notwendig sind, um ein Stromnetz zu entwickeln, das die vorhandene Energiemenge intelligent auf alle Bereiche der Volkswirtschaft verteilt.
Was sind intelligente Stromnetze?
Ein Stromnetz, das die Energie intelligent leitet (englisch: Smart Grids), unterstützt die Kombination der entscheidenden Faktoren. Dies sind die Stromerzeugung, die Speicherung des Stroms und der Stromverbrauch.
Weil ein Stromnetz von heute die Umwelt möglichst wenig belasten soll, kommt der Verwendung von erneuerbaren Energien eine immer größer werdende Rolle zu. Dies spricht zusätzlich dafür, dass wir das Stromnetz der Zukunft intelligent ausbauen. Denn das Energienetz, das bislang für die Stromversorgung zuständig war, ist nur auf die Verwendung fossiler Energien ausgerichtet. Möchten wir die Elektromobilität weiter voranbringen und in den anderen Bereichen der Stromversorgung keine Einschnitte hinnehmen, muss die Energieversorgung neu gedacht werden.
Intelligente Stromnetze tragen nicht nur bei der Stromerzeugung dazu bei, dass wir unsere Umwelt schonen.
Mit der Weiterentwicklung von Blockheizkraftwerken, Photovoltaikanlagen und öffentlichen Ladestationen bieten sie auch optimale Lösungen, um den überschüssigen Strom zu speichern, und zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen.
Besonders intelligent sind z. B. die Lösungen, die mit einer privat installierten Wallbox, – oder den öffentlichen Ladestationen in den Städten erzielt werden. Hier kann der erzeugte Strom so lange vorrätig gehalten werden, bis er tatsächlich benötigt wird.
Intelligente Stromnetze: Welche Voraussetzungen müssen geschaffen werden?
Damit ein Stromnetz intelligent den gespeicherten Strom zu den Spitzenzeiten zur Verfügung stellt und die Elektromobilität auch in Zukunft unterstützt, ist es notwendig, dass die intelligenten Systeme einige Voraussetzungen erfüllen.
Intelligente Stromnetze müssen mit smarten Steuerungssystemen ausgestattet sein. Diese tragen dazu bei, dass die vorhandene Energie besser genutzt werden kann. Die Unterstützung der Elektromobilität erfolgt hierbei in der Weise, dass der Netzanbieter eine Lösung zur Verfügung stellt, bei welcher der Strom intelligent gesteuert wird. Dies bedeutet, dass der erzeugte Strom für die Spitzenzeiten gespeichert wird und dann abgegeben werden kann, wenn er tatsächlich benötigt wird.
Für die optimale Funktion eines intelligenten Steuerungssystems, müssen die Komponenten Stromerzeugung, Stromspeicherung und Stromverbrauch intelligent zusammengeführt werden. Dies funktioniert über eine einwandfreie Datenkommunikation. Bei der Bewältigung der Herausforderungen muss bedacht werden, dass alle Teilnehmer, die am Stromnetz angeschlossen sind, über die Daten der Stromerzeugung, die Stromspeicherung und den Verbrauch des Stroms Bescheid wissen. Hierfür sorgen die intelligenten Stromzähler, die in den Produkten zur Stromerzeugung und zur Stromspeicherung integriert werden.
Mit dem Einsatz intelligenter Stromzähler – diese sind auch als Smart Meter oder als intelligente Messsysteme bekannt – wird der Weg für eine intelligente Kommunikation freigemacht, die dazu führt, dass der Strom intelligent gesteuert werden kann. In einem optimalen Fall wird Strom in ausreichender Menge produziert. Der hierbei entstehende überschüssige Strom kann so lange vorgehalten werden, bis er von einem Verbraucher für die Verwendung in einem privaten Haushalt oder zum Laden eines E-Autos abgerufen wird. Auf diese Weise wird ein Stromnetz ideal ausgenutzt und hält dennoch so viel Strom vorrätig, dass dieser intelligent verteilt werden kann.
Damit sich jeder Teilnehmer mit ausreichend Strom für seinen individuellen Bedarf versorgen kann, müssen auch optimale Voraussetzungen zur Preisgestaltung gefunden werden. Denn jeder Verbraucher kann sich nur dann mit ausreichend Energie über ein Stromnetz versorgen, wenn er sich dies auch finanziell leisten kann. Deshalb muss ein weiterer Bestandteil für ein intelligentes Stromnetz ein intelligentes Tarifmodell sein.
Bei einer Preisgestaltung, die intelligent sein soll, bietet der Netzanbieter dem Verbraucher mit dem NT-Tarif und dem HT-Tarif eine Lösung an, die dieser optimal an seinen eigenen Bedarf anpassen kann.
Bei dem NT-Tarif setzt der Netzbetreiber einen niedrigeren Preis für die Nachtzeiten an. Für die Tageszeiten gilt der höhere Preis. Bei einem dynamischen Tarif wählt der Verbraucher eine flexible Preisgestaltung. Hierbei verändert sich der Preis, der für eine Kilowattstunde aufgewendet werden muss, mehrmals am Tag. Dies kann ein Verbraucher, der von der Elektromobilität profitieren möchte, vorteilhaft für seine Zwecke nutzen.
Elektromobilität: Wie können private Verbraucher und Unternehmen von intelligenten Stromnetzen profitieren?
Ein Stromnetz, das intelligent gestaltet ist, bringt sowohl einem Verbraucher als auch einem Unternehmen Vorteile. Durch die flexible Arbeitsweise eines intelligenten Stromnetzes können Schwankungen bei der Energie-Erzeugung ausgeglichen werden. Durch die Einbeziehung aller Stromerzeuger – hierzu zählt auch der Betreiber einer Photovoltaikanlage – kann ein Stromnetz geschaffen werden, das intelligent ist und die Elektromobilität unterstützt.
Intelligente Stromnetze können auch als Frühwarnsysteme eingesetzt werden, um Störungen in Schaltanlagen und Umspannanlagen schneller zu erkennen. Hiervon profitiert nicht nur die Elektromobilität, sondern auch die Industrie.
Fazit
Das Fortschreiten der Elektromobilität wird nicht von allen Seiten sorgenfrei betrachtet. Die Befürchtungen, dass der Zusammenbruch der Stromversorgung in einem Blackout endet, sind gegenwärtig und werden ständig größer.
Damit die Elektromobilität von morgen funktioniert, müssen wir jetzt handeln und unsere Stromversorgung zu einem Netz ausbauen, das den Herausforderungen der Zukunft gerecht wird. Darum werden intelligente Stromnetze immer wichtiger.
Mit einem intelligenten Stromnetz ist es möglich, die drei Komponenten einer Stromversorgung – Stromerzeugung, Stromspeicherung und Stromverbrauch – optimal zu steuern. Für die Entwicklung eines Stromnetzes, das intelligent ist, müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt werden. Hierzu zählt insbesondere die Integration eines intelligenten Messsystems, mit dem die vorhandene Energiemenge gerecht verteilt werden kann.
Quellenverzeichnis:
https://www.enviam-gruppe.de/energiezukunft-ostdeutschland/transport/intelligente-netze
https://www.bdew.de/energie/elektromobilitaet-dossier/intelligente-netze-fuer-elektromobilitaet/
https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Artikel/Energie/intelligente-netze.html
https://www.bmuv.de/themen/verkehr/elektromobilitaet/strombedarf-und-netze
https://www.bmwi-energiewende.de/EWD/Redaktion/Newsletter/2019/05/Meldung/direkt-erklaert.html
