Experteninterview

Entwicklungsstand und Bedeutung von Smart Grids

Jochen Kreusel

Smart Grids rücken bei der Diskussion über die Energiewende zunehmend in den Fokus. Doch was versteht man eigentlich unter Smart Grids, was zeichnet sie aus?

Es gibt unterschiedliche Definitionen des Begriffs. In Europa wurde er vor rund 15 Jahren von der European Technology Platform SmartGrids eingeführt. Sie definierte Smart Grids wie folgt: “A SmartGrid is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it – generators, consumers and those that do both – in order to efficiently deliver sustainable, economic and secure electricity supplies.” Das ist allerdings eher eine Beschreibung der Aufgabe und weniger des Netzes. Unser Verständnis bei ABB war deshalb, dass es sich bei Smart Grids um die künftigen elektrischen Energieversorgungssysteme handelt, mit der sowohl dezentrale Einspeisungen, vor allem auf Basis erneuerbarer Energien, als auch verbrauchsseitige Flexibilitäten effizient und zuverlässig koordiniert werden können. Alle neuartigen Lösungen, die dazu beitragen, gehören für uns unter den Oberbegriff Smart Grids. Natürlich gehören dazu digitale Lösungen und Sensorik, aber auch moderne Aktoren, vor allem auf Basis von Leistungselektronik.
 

Welche Vorteile bieten sie für den Umstieg auf eine erneuerbare Energieerzeugung und -versorgung?

Gemäß unserer Definition sind Smart Grids eine notwendige Voraussetzung zur Beherrschung eines Versorgungssystems mit sehr hohem Anteil erneuerbarer Energien. Vor allem zwei Eigenschaften der erneuerbaren Energien verändern die Systeme und vor allem die Systembetriebsführung fundamental: Die hohe Dezentralität, die vor allen von der Photovoltaik eingebracht wird und die zu vielen Millionen zu koordinierender Elemente führt, und die betriebliche Dynamik durch die variable Einspeisung der erneuerbaren Quellen. Sie führt zur Notwendigkeit viel schnellerer betrieblicher Abläufe als in der Vergangenheit. Schnelle Stellglieder und eine konsequente Digitalisierung des Systems sind die Mittel, diese neuen Herausforderungen zu beherrschen.
 

Welche Rolle spielt hierbei ein intelligentes Zusammenspiel dezentraler und zentraler Strukturen, von Verteilnetzen und Übertragungsnetzen?

Erneuerbare Energien sind standortgebunden, dargebotsabhängig und teilweise sehr dezentral. Die Standortbindung führt zur großen Erzeugungsclustern – hier ist vor allem die Offshore-Windkraft zu nennen ‑, die Dargebotsabhängigkeit zur Notwendigkeit überregionaler Ausgleiche. Beides erhöht die Bedeutung eines weiträumigen Verbundes und der Übertragungsnetze. Auf der anderen Seite führt die Dezentralität vor allem der Photovoltaik, aber auch von Windkraftanlagen an Land dazu, dass in Zukunft der überwiegende Teil der Erzeugungskapazität an die Verteilnetze angeschlossen sein wird. Deshalb ist vor allem in der Betriebsführung eine enge Zusammenarbeit von Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern ein Muss – und zwar im Echtzeitbetrieb, in den die Verteilnetzbetreiber in der Vergangenheit praktisch nicht involviert waren.
 

Sind denn Smart Grids noch Zukunftsmusik oder werden diese schon vielfach realisiert?

Viele Elemente der künftigen Netze, also wenn man so will, der Smart Grids, sind bereits im Einsatz. Sie sind parallel mit den sich verändernden Aufgaben im Netzbetrieb entstanden. Beispiele sind Spannungsregler für die Sekundärverteiler, virtuelle Kraftwerke zur Koordinierung dezentraler Einspeiser oder auch die Softwaresysteme, um heute im Strommarkt noch bis fünf Minuten vor der physikalischen Ausführung handeln zu können. Auch die geplanten Hochspannungs-Gleichstrom-Leitungen (HGÜ-Leitungen) zwischen Nord- und Süddeutschland gehören nach unserer Definition zu den Smart Grids. Aber natürlich gibt es auch weiteren Entwicklungsbedarf – der Weg zu den Smart Grids ist, wie im Übrigen die gesamte Energiewende, ein langer Evolutionsprozess. Beispielsweise müssen wir den Schritt von einzelnen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen in HGÜ-Technik zu vermaschten, netzartigen Strukturen gehen, wenn wir die geplanten Offshore-Windparks effizient und zuverlässig an die Landmetze anschließen wollen. Auch die bereits angesprochene enge Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Netzebenen wird neue technischen Lösungen erfordern.
 

Welche Entwicklungen hat es in jüngster Vergangenheit gegeben?

In den zurückliegenden Jahren haben vor allem Lösungen an Bedeutung gewonnen, die die Markteinbindung der erneuerbaren Energien unterstützen. In den frühen Jahren, bei vergleichsweise niedrigen Ausbaugraden, konnten erneuerbare Erzeuger praktisch ungehindert einspeisen und sich aus Systemsicht damit wie negative Verbraucher verhalten – die Systemregelung konnte den konventionellen Kraftwerken überlassen werden. Heute haben wir regelmäßig Situationen, in denen die Last überwiegend oder sogar ganz von erneuerbaren Quellen gedeckt werden könnte. Aber dafür müssen auch die sogenannten Systemdienstleistungen von erneuerbaren Energiequellen erbracht werden. Die bereits erwähnten virtuellen Kraftwerke oder auch die beschleunigten Marktprozesse und die Zunahme des untertägigen Handels sind wichtige Bausteine dafür, bei denen es in den letzten Jahren große Fortschritte gegeben hat.
 

Wo liegen noch technische Herausforderungen?

Einige habe ich bereits genannt, eine allerdings noch nicht: Wir brauchen eine oder wahrscheinlich eher mehrere Lösungen, um die jahreszeitlichen Schwankungen von Angebot und Nachfrage auszugleichen.
 

Müssten auch die regulatorischen Rahmenbedingungen weiterentwickelt werden, um Smart Grids auf breiter Ebene in Deutschland nach vorne zu bringen?

Auf jeden Fall. Unsere heutige Regulierung misst die Kosteneffizienz und die Qualität der Erfüllung der aktuellen Aufgabe der Netze. Sie ist damit prinzipbedingt auf die Gegenwart und die Vergangenheit beschränkt. Wenn wir aber wissen, dass die Netze in absehbarer Zukunft zusätzliche Aufgaben übernehmen müssen, vor allem als digitale Koordinationsplattform dienen sollen, brauchen wir eine Roadmap, die beschreibt, wann wir welche Funktion haben wollen, und einen abgestimmten Prozess, um die dafür erforderlichen Maßnahmen zukunftsorientiert voranzutreiben. Wenn wir einen solchen Prozess nicht installieren, werden wir noch oft das erleben, was gerade mit der Elektromobilität passiert: Es ist seit langem klar, dass intelligentes Laden die Anschlussfähigkeit für die Ladeinfrastruktur entscheidend und ohne Netzinvestitionen erhöht. Trotzdem hat man nichts getan, damit Netzbetreiber beizeiten auf das intelligente Laden vorbereitet sind – und nun kommen die Anschlussbegehren. Smart war das nicht.

 

Smart Renewable Conference | 16.–17. Juni 2020