Intelligente Stromnetze (Smart-Grids) kombinieren Erzeugung, Speicherung und Verbrauch. Eine zentrale Steuerung stimmt sie optimal aufeinander ab und gleicht somit Leistungsschwankungen – insbesondere durch fluktuierende erneuerbare Energien – im Netz aus. Die Vernetzung erfolgt dabei durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sowie dezentral organisierter Energiemanagementsysteme zur Koordination der einzelnen Komponenten. Das bedeutet, dass in einem Smart-Grid nicht nur Energie sondern auch Daten transportiert werden, sodass Netzbetreiber in kurzen Abständen Informationen zur Energieproduktion und -verbrauch erhalten. Bisher hatten die Netzbetreiber weder Kontrolle noch Kenntnis, wann und wo eine dezentrale Erzeugungsanlage Strom ins Netz einspeist. Wird der Anteil solcher „unkoordinierten“ Erzeuger zu hoch, steigt das Risiko von instabilen Netzzuständen.
Durch intelligente Vernetzung, Lastmanagement und Nachfrageflexibilisierung können somit eine effiziente Nutzung und Integration der erneuerbaren Energien sowie eine Optimierung der Netzauslastung erreicht werden.
Smart-Grid als Kommunikationsmittel zwischen Produzenten und Verbrauchern
Smart-Grids transportieren neben elektrischer Energie auch Daten. Sie sind also nicht nur Transportleitung, sondern auch Kommunikationskanal. Auf diese Weise können die verschiedenen Akteure im Versorgungsnetz miteinander kommunizieren. Bisher wussten die Netzbetreiber nicht, welcher Netzanschluss wie viel Energie verbraucht. Die Betreiber nahmen deshalb einen Umweg und berechneten die Belastung des Netzes anhand der Netzfrequenz in bestimmten Abschnitten. Dies ist notwendig, um einen Blackout zu vermeiden. Ein solcher Blackout entsteht, wenn die Netzfrequenz von der Normfrequenz von 50 Hz abweicht.
Direkten Einfluss auf die Netzfrequenz hat die Menge an verfügbarem Strom im Netz. Wenn mehr Strom nachgefragt, als angeboten wird, dann sinkt die Netzfrequenz und die Versorgungsnetzbetreiber müssen zusätzliche Energie einspeisen. Dies geschieht zum Beispiel durch das Hochfahren von Kohle- oder Gaskraftwerken bei Wind- oder Sonnenflaute.
Die Energiewende fordert das Stromnetz: Wind und Sonne speisen Energie stark schwankend ein. Mit jedem Windrad, jeder Wärmepumpe und jedem E-Auto wachsen im Netz zudem die Vielfalt der Akteure, die Zahl von Schnittstellen, Kommunikationswegen und Betriebszuständen. All das lässt sich nur mit Hilfe digitaler Technik managen.