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Dezentral organisiert: Stromversorgung in einem „intelligenten“ Stromnetz Bild: Benjamin Schäfer / MPI für Dynamik und Selbstorganisation
Smart Grid

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Selbstorganisiertes Stromnetz

Können Smart Meter die Nachfrage dezentral und selbstorganisiert mit dem Stromangebot abstimmen?

Bislang gingen die Energieversorger davon aus, dass sie Verbrauchsdaten zentral erheben und auch Stromangebot und -nachfrage zentral aufeinander abstimmen müssen. Je nach Stromangebot sollen etwa Haushalts- und Industriegeräte an- oder abgeschaltet werden. Die Motivation für den Kunden besteht unter anderem darin, dass er bei hohem Stromangebot Energie zu niedrigen Preisen beziehen kann.

Um Stromangebot und -nachfrage aufeinander abzustimmen, bringen Forscher des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation nun ein Konzept ins Spiel, das auf eine dezentrale Abstimmung von Stromangebot und -nachfrage setzt. Sie wollen zeigen, dass die „intelligenten“ Stromzähler die Nachfrage dezentral und selbstorganisiert mit dem Stromangebot abstimmen können.

Die heute existierenden Smart-Grid-Konzepte gehen davon aus, dass die Daten aller Verbraucher und Erzeuger zentral beim Energieversorger gesammelt werden. Doch das birgt nach Ansicht der Forscher verschiedene Risiken, etwa die Gefahr durch Hackerangriffe. Ungeklärt ist bisher außerdem die Frage des Datenschutzes.

Die Arbeitsgruppe „Netzwerkdynamik“ und das Unternehmen Easy Smart Grid aus Karlsruhe, das Systemlösungen für den Betrieb dezentraler Energienetze entwickelt, haben untersucht, ob und wie die Smart Meter bei den Kunden den Verbrauch direkt und dezentral regeln können, ohne den Umweg über die zentrale Steuerung beim großen Energieversorger zu gehen. Die Physiker entwickelten dafür ein mathematisches Modell, in dem sie die Stromerzeuger und Verbraucher simulierten.

Sie konnten darin zeigen, dass sich Störungen tatsächlich abpuffern lassen, wenn die Stromsteuergeräte direkt reagieren. Die Smart Meter seien durchaus in der Lage, Frequenzänderungen als Messgröße zu nutzen und den Stromverbrauch der angeschlossenen Elektrogeräte selbst zu steuern.

Die Forscher stellten zudem fest, dass die Smart Meter nicht sofort reagieren müssen, weil sich kleinere Schwankungen oftmals innerhalb weniger Sekunden oder in Sekundenbruchteilen selbst ausbalancieren. Bei größeren Schwankungen wiederum ist eine solche Verzögerung sogar sinnvoll. So ist es ideal, wenn die Smart Meter die Frequenzwerte zunächst über einige Sekunden mitteln und dann regulierend eingreifen und den Verbrauch entsprechend anpassen. Voraussetzung dafür ist, dass stets genügend Smart Meter und elektrische Geräte aktiviert werden, damit der Einfluss auf das Stromnetz groß genug ist.

Mit einer solchen dezentralen Steuerung entfiele der Aufbau einer großen Kommunikationsinfrastruktur, die ansonsten künftig Millionen von Smart Metern mit den großen Energieversorgern verbinden müsste. (sque)

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