Die Dekarbonisierungsziele im Energiesektor führen zu einem raschen Anstieg der Stromnachfrage. In der EU wird die Nachfrage in den nächsten zehn Jahren um durchschnittlich 1,8 Prozent pro Jahr steigen. Es wird erwartet, dass in diesem Zeitraum 40 bis 50 Millionen Wärmepumpen und 50 bis 70 Millionen Elektroautos ans Netz gehen werden.
Dies macht den Netzausbau und -modernisierung zu einer der größten Herausforderungen der EU. Nach Berechnungen von Eurelectric werden bis 2050 in der EU und im Vereinigten Königreich Investitionen in Höhe von 400 Milliarden Euro benötigt – eine Anstieg von 50 bis 70 Prozent.
Der Netzausbau droht dabei immer mehr zum Bottleneck für die Energiewende zu werden. Ein wichtiger Teil davon ist sicherzustellen, dass die gestiegenen Kosten nicht an die Endverbraucher:innen weitergegeben werden. Die Kosten für Wind- und Solarenergie sinken weiter, wodurch finanzielle Anreize für den Umstieg auf saubere Energiequellen durchaus denkbar sind. Da Wind und Solar jedoch nicht steuerbar sind, braucht es auch mehr Flexibilität auf der Nachfrageseite, um Erzeugung und Verbrauch im Gleichgewicht zu halten. Um diese Flexibilität auch bei Kleinanlagen wirtschaftlich nutzen zu können, braucht es digitale Lösungen, die die Kommunikation zwischen Netz und Anlagen, die Strom erzeugen und verbrauchen, ermöglichen.
Integration von Signalen des Verteilernetzbetreibers (VNB)
Die Algorithmen des gridX-Energiemanagementsystems (EMS) in den Modulen Grid Protector und Peak Shaver sind in der Lage, den Stromverbrauch der angeschlossenen Energieanlagen so zu steuern, dass sie netzdienlich arbeiten, indem sie externe Steuersignale von Netzbetreibern einbeziehen, z.B. bei Überlast. Diese netzdienliche Steuerung der Anlagen ermöglicht es den VNBs, Netzengpässe und den Bedarf für zusätzliche Systemdienstleistungen zu minimieren und so die Gesamtkosten zu senken.
Auch aus regulatorischer Sich ist die Integration gewollt und teils sogar Vorschrift. In Deutschland erleichtert dies beispielsweise die Einhaltung der Technischen Anschlussregeln, die in den VDE-AR-4100, VDE-AR-4105 und VDE-AR-4110 festgelegt sind. Diese Normen beschreiben die wesentlichen Anforderungen für den Anschluss von Kundenanlagen an das öffentliche Stromnetz, um die Netzinteroperabilität zu gewährleisten. Sie sind bei der Planung, dem Bau, dem Anschluss und dem Betrieb von elektrischen Anlagen - Energieversorgungsanlagen, Erzeugungsanlagen, Speicheranlagen, Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge und Kraftwerken - in Nieder- und Mittelspannungsnetzen zu beachten.
Um das Verhalten einzelner Anlagen zu ändern, kann der gridX EMS-Algorithmus mehrere Arten von Steuersignalen empfangen, darunter ein 1-Bit-Signal von einem funkgesteuerten Relais, ein Proxy für ein steuerbares lokales System (CLS) über ein Smart-Meter-Gateway oder ein Signal von einem übergeordneten EMS.
Die Integration dieser Signale in das Stromnetz erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wandelt die gridX-API die Steuersignale von VNBs um, so dass das EMS sie erkennen kann. Die Parameter werden dann vom Algorithmus übernommen und die Anlagen entsprechend gesteuert.
End-to-End-Konnektivität in smarten Netzen
Der Dortmunder Verteilnetzbetreiber Westnetz nutzte XENON, um in Zeiten von Netzengpässen auf flexible Lasten zuzugreifen und diese zu steuern, um Überlasten zu vermeiden. Die Energieflüsse von 17 Energieanlagen - Ladestationen und Photovoltaikanlagen - wurden lokal optimiert, um immer innerhalb der verfügbaren Leistungsgrenze zu bleiben. Diese Leistungsgrenze kann nun von Westnetz in Abhängigkeit von der Netzauslastung über die gridX API angepasst werden.
Dies ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Ungleichgewichte im Netz, macht die bisher notwendigen Sicherheitspuffer überflüssig und sorgt für eine optimale Auslastung des Verteilnetzes. Letztlich kann so der Bedarf für teure Netzausbauten minimiert werden, während die Endverbraucher:innen von einem schnelleren Ausbau der Ladeinfrastruktur und niedrigeren Netzentgelten profitieren.
Die Integration der VNB-Signale ermöglicht eine durchgängige Kommunikation vom Netz bis zur Geräteebene, ein Kernmerkmal von Smart Grids. Nur wenn alles intelligent und im Zusammenspiel funktioniert, können dezentrale Energieanlagen optimal integriert, die Netze umweltfreundlicher und die Energiekosten minimiert werden.
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