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Intelligenter Strom

Digitalisierung ist das Gebot der Stunde. Damit soll vieles intelligenter werden – selbst unser Stromnetz. Doch geht das überhaupt? Ein Überblick über smarte Technologien.

Text — Raphael Hegglin

 

Elektrischer Strom ist unsere wichtigste Energieform. Und die edelste: Strom lässt sich einfach und mit hohem Wirkungsgrad in andere Energieformen umwandeln – in Bewegung, Wärme, Licht und Schall. Ob Heizung, Haushaltgerät, Fahrzeug, Lampe oder Unterhaltungselektronik, alles lässt sich elektrisch betreiben. Dabei handelt es sich um Elektronen – kleine Bestandteile der Atome – die in einem Leiter fliessen und so anderes antreiben können. Strom selbst kann nicht intelligent sein, wohl aber die Technologien dahinter. Diese halten auch ins Einfamilienhaus Einzug. Teilweise geschieht das freiwillig, teilweise auf Druck der Elektrizitätswerke. Folgende neuen Technologien sollten Hausbesitzer daher kennen:

SMART GRID

Das intelligente Stromnetz steuert und reguliert sich selbst. Bei Stromspitzen erhöht es die Energieproduktion oder zapft Stromspeicher an. Doch das Smart Grid kann noch viel mehr: Es kommuniziert mit den Verbrauchern und tauscht Daten aus. Elektrizitätswerken gelingt es so besser, die schwankenden Stromverbräuche bedarfsgerecht – also ohne Überproduktion – zu decken und das Stromnetz gleichzeitig zu entlasten. Ohne Smart Grid lässt sich der Anteil an erneuerbarem Strom nicht erhöhen, da Photovoltaik und Windkraft Tageszeiten und Wetter-abhängig anfallen. Ihre Stromproduktionsrate lässt sich nicht wie bei einem Kernkraftwerk dem aktuellen Bedarf anpassen. Das Smart Grid muss daher nicht nur den Stromverbrauch regulieren und das Netz entlasten, sondern zudem ermöglichen, Strom zu speichern, wenn er anfällt. Dazu werden künftig grosse Batteriespeichersysteme notwendig sein. Solche befinden sich allerdings erst in Entwicklung. Wie leistungsfähig sie dereinst sein werden, ist heute unklar.

SMART METER

Intelligente Stromzähler arbeiten digital und sind ins Kommunikationsnetz des Smart Grid eingebunden. Sie erfassen in Echtzeit Verbrauchsdaten und übermitteln diese ans Elektrizitätswerk. Auch der Kunde kann jederzeit – per App – auf die Daten zugreifen und seinen Energieverbrauch analysieren sowie optimieren. In der Schweiz sind zurzeit verschiedene Elektrizitätswerke daran, intelligente Stromzähler (Smart Meter) zu installieren. Dabei geht es zunächst darum, Daten zu sammeln und den Stromverbrauch zentral und nicht mehr in jedem Haushalt einzeln erfassen zu können. Die neue Technologie steht jedoch auch in der Kritik: Die Elektrizitätswerke sehen durch sie genau, wie und wann jemand wieviel Strom verbraucht. Daraus lässt sich einiges über die Lebensgewohnheiten aussagen, auch ist ersichtlich, ob jemand gerade zu Hause ist oder nicht. Datenschutz ist daher bei einem Smart Meter zentrales Thema.

ENERGIEMANAGEMENT-SYSTEM

Ein Energiemanager ermöglicht es Hausbesitzern, ihren Stromverbrauch gleichmässig über den Tag zu verteilen und ihn den Stromtarifen anzupassen. Besonders wichtig ist ein solches System für alle, die eine Photovoltaikanlage betreiben: Das Energiemanagement-System sorgt dafür, dass möglichst der gesamte Solarstrom selbst verbraucht wird. Scheint die Sonne, dann werden Akkus geladen, der Boiler sowie Wärmepumpe eingeschaltet. Andere Verbraucher wie ein Kochherd oder ein Computer lassen sich hingegen nicht steuern. Sie müssen dann laufen, wenn sie gebraucht werden. Sollen sie ebenfalls möglichst mit Solarstrom betrieben werden, ist ein Batteriespeicher erforderlich. Doch: Je besser das Energiemanagement funktioniert, desto kleiner dimensioniert – und günstiger – darf dieser Batteriespeicher sein.

BATTERIESPEICHER

Batteriespeicher für Einfamilienhäuser sind mittlerweile Standardprodukte. Sie sind mit unterschiedlichen Ladekapazitäten erhältlich. Die Grösse richtet sich nach Stromverbrauch und Leistung der Photovoltaikanlage.
Es gibt zwei Typen von Stromspeichern: Lithium-Akkus und Bleibatterien. Lithiumspeicher sind effizienter. Sie lassen sich um bis zu 90 Prozent und mehr entladen, ohne dass sie Schaden nehmen. Bleibatterien dürfen nicht unter 50 Prozent entladen werden. Um zum Beispiel vier Kilowattstunden nutzen zu können, müssen sie 8 Kilowattstunden Ladekapazität haben. Zudem sind sie schwer und müssen auf dem Boden oder einem Schwerlastregal aufgestellt werden. Doch Bleibatterien haben auch Vorteile: Ihre Technologie bewährt sich seit Jahrhunderten. Sie arbeiten zuverlässig und sind günstiger als Lithium-Akkus.

STROM-CLOUD

Nicht jeder für sich, sondern alle zusammen: Das ist die Idee der Strom-Cloud. Grundlage hierfür ist das intelligente Stromnetz, das Smart Grid. Es nutzt jeden angeschlossenen Akku in den Privathaushalten als Speicher. Der Tesla, der Batteriespeicher, die Akkubohrmaschine wird Teil eines Speichernetzwerks. Die Grundidee ist also dieselbe wie beim Internet: Viele kleine Einheiten schliessen sich zu etwas Grossem zusammen. Momentan bleibt dies eine Vision. Zuerst muss das Stromnetz intelligent sein, zudem braucht es Schnellladefunktionen für akkubetriebene Geräte. Sonst stellt man seinen Tesla als Energiespeicher zur Verfügung und läuft Gefahr, dass seine Batterien leer sind, wenn man losfahren möchte. Eine andere Form der Strom-Cloud ist hingegen schon real. Bei dieser verkaufen private Anbieter für eine monatliche Gebühr Stromspeicher-Kapazitäten an Betreiber von Photovoltaikanlagen. Diese können so auf einen eigenen Batteriespeicher verzichten. Ob dieses Modell finanziell attraktiver als ein eigener Speicher ist, muss man allerdings individuell berechnen.