Internet der Energie: Lastmanagement im smart home
Eine vernetzte Welt, eine digitalisierte Industrie, das Internet der Energie. In der letzten Woche haben wir uns mit den Grundlagen des smart home und smart meter beschäftigt. Nach und nach widmen wir uns nun den wichtigsten Faktoren von smarten Netzen, virtuellen Kraftwerken und eines vernetzten Energiesystems.
Eine der größten Herausforderungen unserer Energiewende ist der Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage. Die großen Energieeinspeiser Windkraft und Photovoltaik bringen schwankende Erzeugungsleistungen, während der Energieverbrauch im Tagesverlauf natürlich ebenso Schwankungen unterliegt. Auf der Angebotsseite können virtuelle Kraftwerke und Speicher der Volatilität erneuerbarer Energien entgegen wirken. Wenn wir uns allerdings der Verbraucherseite widmen, erkennen wir ebenso ein hohes Ausgleichspotenzial: in Momenten geringerer Stromeinspeisung wird einfach der Verbrauch verringert – auch wenn hinter dieser laxen Formulierung natürlich komplexe Prozesse stecken.
Für den Industrie- und Gewerbebereich wurde 2012 die Verordnung zu abschaltbaren Lasten erlassen. Hier wurde festgelegt, dass Betreiber mit mindestens 50 Megawatt Leistung bei einer kurzfristigen ferngesteuerten Abschaltung ihrer Anlagen durch den Netzbetreiber eine entsprechende Vergütung erhalten. Allerdings wurde diese Möglichkeit anscheinend so selten wahrgenommen, dass die bis Anfang 2016 befristete AbLaV wohl nicht verlängert wird.
Für uns ist die Flexibilisierung von Lasten im privaten Haushalt deutlich interessanter. Durch das intelligente Messsystem kann nicht nur der aktuelle Verbrauch im Haushalt auf die vernetzten Geräte zurückgeführt werden. Es kann auch anhand der empfangenen Netzspannung und Marktdaten überlegt werden, die Waschmaschine erst in einer günstigeren Tarifzeitspanne anzuschalten und das Elektroauto erst dann zu laden, wenn nachts viel „ungenutzter“ Strom günstig angeboten wird.
Dementsprechend ist es denkbar, dass Energieversorger flexible Tarife anbieten: die Strompreise steigen bei hohen Lasten und spornen eine Reduzierung an. Wenn der Marktverbrauch nun aber wieder abfällt, sinkt der Strompreis deutlich ab und das smart home schaltet die Geräte ein. Tatsächlich würden diese Vorgänge nach entsprechenden Vorgaben des Verbrauchers vollautomatisch ablaufen – während der Nutzer über Echtzeitangaben und Auswertungen den Überblick über seine Einsparungen behält.
Ein paar Beispiele: eine Nachtspeicherheizung erzeugt und speichert Wärme aus elektrischer Energie. Eine Wärmepumpe zapft mithilfe von Elektrizität eine Wärmequelle an und heizt damit das System. In beiden Fällen bietet es sich an, die Verbrauchslast auf eine kostengünstige Tarifzeitspanne zu legen und die Wärme bis zum Bedarf des Verbrauchers zu speichern.
Wenn wir davon ausgehen, dass der Anteil von Elektroautomobilen in Deutschland noch deutlich ansteigt, stellen die eingebauten Fahrzeugbatterien ein großes Speicherpotenzial zur Verfügung. Allerdings ist zu befürchten, dass besonders zum werktäglichen Feierabend eine enorme Lastspitze durch das Wiederaufladen der Elektrofahrzeuge entsteht. Um diese Gefahr zu umgehen, kann die Batterieladung auf Nachtstunden mit niedrigen Strompreisen verlegt werden.
Durch ein umfassendes Lastmanagement bieten sich für den Markt neue Werkzeuge für eine sichere und günstige Versorgung mit erneuerbaren Energien. Die Verbrauchsauswertung von einem smart meter fördert beim Verbraucher ein Bewusstsein für Einsparpotenziale. Etwaige Lastspitzen können durch eine Verschiebung des Verbrauchs gekappt werden. Der gesamte Energieverbrauch könnte durch ersatzloses Streichen unnötiger Lasten signifikant sinken. Die relativen Kosten von Grundlastkraftwerken können wiederum durch gezielte Lastregulierung besser verteilt werden: Elektrofahrzeuge und –speicher werden ge- und entladen, Photovoltaikanlagen und Mini-Blockheizkraftwerke werden je nach Bedarf gesteuert.
Lastmanagement bietet sowohl dem Strommarkt, als auch Verbrauchern eine erhöhte Flexibilität und Einsparpotenziale. Voraussetzung dafür ist eine Vernetzung der energiesensiblen Faktoren eines Haushalts (smart home) über ein intelligentes Messsystem. Damit die flexiblen Erzeugungsanlagen mit den nun flexiblen Verbrauchern verbunden sind, benötigen wir aber auch ein intelligentes Netz. Daher widmen wir uns im nächsten Artikel dem smart grid.
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Weitere Informationen zum Thema finden sich beispielsweise beim Aktionsplan Lastmanagement von Agora Energiewende.
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