Supergrid

Ein Netz für alle Fälle

Von Alexandra Grossmann · 2013

Erneuerbarer Strom braucht smartere Leitungen. Experten haben sich die Vernetzung ganzer Kontinente vorgenommen.

Stromtrassen im Sonnenuntergang. Thema Supergrid

Das Ziel ist ein Netz, das alle vereint: die Stromzähler in privaten Haushalten, die Energieparks und Speicherkraftwerke, die Verteiler und Einspeiseregler. Das intelligente Stromnetz, auch Smart Grid genannt, sorgt für die Versorgung mit Strom und die Steuerung des Energieflusses aller Komponenten auf möglichst optimale Weise. Zu ihnen zählen neben den klassischen Kraftwerken zunehmend auch lokale und dezentrale Anlagen, welche Energie sowohl aus fossilen als auch aus erneuerbaren Quellen ziehen – etwa Biogas-, Windkraft- und Photovoltaikanlagen. Sie alle bilden eine komplexe Struktur, will man zugleich die Stabilität im gesamten Stromnetz aufrecht erhalten sowie die Belastungen zu gewissen Zeiten ausbalancieren, etwa am Morgen, wenn die Haushalte innerhalb weniger Stunden besonders viel Energie benötigen. Denn der Energieverbrauch schwankt über den Tag erheblich. Diesen auszugleichen, ist eine der größten Aufgaben im Energieversorgungssystem, da auch das Einspeisen ins Netz selbst Schwankungen unterliegt, je größer der Anteil an erneuerbaren Energien in ihm wird: Anders als Atom- oder Kohlekraftwerke liefern sie nur dann Strom, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint. Da es bisher an potenten Speichern fehlt, soll der Lastenausgleich durch das Smart Grid verbessert werden.

Strom verbrauchen, wenn er da ist

Eine enorme Herausforderung. Immerhin ist die Energiewende eines der aktuellsten und akutesten Themen der Politik: Die Klimaschutzziele der Europäischen Union (EU) geben vor, dass die Energieeffizienz der Mitgliedsstaaten um 20 Prozent steigen soll und dass der Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien ebenfalls 20 Prozent betragen soll – Deutschland hat sich mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz sogar 35 Prozent zum Ziel gesetzt. Ein intelligentes Stromnetz könnte nun durch moderne Kommunikationstechnologie die Schwankungen im Netz der Zukunft ausgleichen. Angedacht ist beispielsweise, dass Industrien wie die Aluminium-, Papier- oder Chlorwirtschaft, die besonders viel Strom benötigen, ihre Energie dann beziehen, wenn sie gerade da ist – wenn etwa im Norden viel Wind weht. Dann könnten sich etwa Kühlhäuser mit Strom versorgen, wenn er besonders preiswert ist und sich so lange ausschalten, bis ein für sie kritischer Punkt erreicht ist, an dem sie wieder Strom zapfen.

Ökostrom zum Nulltarif

Auch kommt es häufig vor, dass mehr Strom aus erneuerbaren Energien vorhanden ist, als im jeweiligen Moment benötigt wird. Dann wird der Ökostrom ins Ausland verkauft, teils zu extrem niedrigen Preisen, teils sogar zum Nulltarif. So manche Windanlage muss sogar abgeschaltet werden, weil schlicht kein Strom gebraucht wird. Die Lastenverteilung könnte so etwas vermeiden. Und das Potenzial ist da: 8,5 Gigawatt könnten täglich verschoben werden, so dass rund vier Millionen Haushalte profitieren würden, dies errechnete im vergangenen Jahr der Verband der Elektrotechnik (VDE). Die Studie kommt allerdings auch zu dem Ergebnis, das bisher nur die Industrie die Möglichkeiten des Lastenausgleichs nutze, und dies auch nur in geringem Umfang. In privaten Haushalten komme der Lastenausgleich bisher nicht zum Tragen. Dies liegt der Studie zufolge vor allem daran, dass es an Anreizen fehle: Die Strompreise seien derzeit nicht flexibel genug, als dass sich ein Kostenvorteil für den Verbraucher ergebe. Dem versuchen Befürworter der Netzparität zu begegnen: Je mehr private Kleinanleger selbst Strom erzeugen, etwa aus Sonnenenergie, desto tiefer sinkt der Preis. Denn die Menge der privat erzeugten Energie soll ebenso ins Verbundnetz eingespeist werden wie die der großen Stromanbieter. Der Zustand der Netzparität wäre dann erreicht, wenn die Kosten für die Eigenproduktion insgesamt gleich hoch sind wie der Einkauf von fremdem Strom. Fallen die Kosten sogar niedriger aus, so wäre der Anreiz geschaffen für den Bau weiterer Stromproduktionsanlagen. Bisher ist diese Rentabilität aber noch nicht erreicht, der Bau von Photovoltaikanlagen wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) subventioniert.

Stromleitungen auf 45 000 Kilometern

Derzeit experimentieren die meisten Länder mit nationalen Projekten, in denen sie das Smart Grid modellhaft im Kleinen aufbauen, um Fehler und Potenziale aufzuspüren. In der Zukunft gilt es, diese Ergebnisse zusammenzutragen und sich weiter zu vernetzen: Nach Angaben der EU-Kommission sollen bis 2020 innerhalb der kommenden sieben Jahre europaweit 45.000 Kilometer Stromleitungen modernisiert oder neu verlegt werden. So soll dezentral erzeugter Ökostrom europaweit verteilt werden – dazu braucht es neben Hightech-Kabeln und Datenleitungen auch adäquate Messsysteme, Hochleistungsspeicher, Stromzähler und Steuertechnik. Ziel ist die Vernetzung vieler Länder, möglicherweise auch von Kontinenten: der Supergrid. Bislang gibt es viele Pläne, von denen jedoch noch keiner umgesetzt ist. Vorreiter der Idee ist der deutsche Physiker Gregor Czisch, der 2005 in einer Doktorarbeit nachwies, dass Strom aus erneuerbaren Energien in einem internationalen Stromverbund inklusive Transport nur 4,65 Cent pro Kilowattstunde kostet. Anhand verschiedener Szenarien errechnete er, dass es mit einem europäischen Supergrid möglich wäre, in wenigen Jahrzehnten ganz Europa mit Strom aus erneuerbaren Energien zu versorgen. Die Berechnungen ergaben auch, dass Windenergie am sinnvollsten ist: Obwohl die Anlagen unregelmäßig ins Netz einspeisen, sind sie doch am rentabelsten – wenn es genug von ihnen gibt, teils auf geografisch ausgedehnten Gebieten.

Supergrid dank Wüstenstrom

Das Desertec-Projekt basiert auf ähnlichen Überlegungen. Seit 2003 sind hier Wissenschaftler, Politiker und Ökonomen zusammengeschlossen mit dem Ziel, Sonnen- und Wind­energie der Wüste zu nutzen und in ein gesamteuropäisches Verbundsystem einzuspeisen. Ein solches europäisches Supergrid könnte die Länder und ihre internen Kreisläufe miteinander verbinden. Zwar gibt es bereits internationalen Austausch im heutigen System, doch in den Modellen des Supergrid würde der Strom insgesamt ständig ausgetauscht. Vor allem die Integration von nordafrikanischen und arabischen Ländern mit ihren hervorragenden Wetterbedingungen ist hier interessant. Diese Pläne setzen jedoch voraus, dass die beteiligten Länder politisch stabil sind. Gerade in Nordafrika und in den arabischen Staaten ist dies derzeit nicht der Fall – allerdings sehen die Konzepte zum Ausbau von Supergrids den allmählichen Ausbau und die Beteiligung vieler vor: Je mehr Akteure insgesamt beteiligt sind, umso stabiler das Gesamtsystem, so die Hoffnung.

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