Steigender Energiebedarf und die verstärkte Integration erneuerbarer Energie machen einen Totalumbau der Strominfrastruktur notwendig. Die Antwort auf diese Herausforderung liefern Smart Grids, intelligente Verteilnetze.

Doch unsere Stromnetze, die aus Zeiten der zentralen Energieversorgung stammen, stellt dieser Umbau vor große Herausforderungen. Unterschiedliche Konzepte sie zu meistern, existieren zwar. Doch keines von ihnen löse alle Probleme nachhaltig, behauptet Albana Ilo vom Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe der TU Wien. "Seit Jahren diskutiert man neue Konzepte wie virtuelle Kraftwerke oder sogenannte Micro Grids ", sagt Ilo. Doch beide Ideen seien nicht unproblematisch. Virtuelle Kraftwerke etwa erforderten nicht nur eine komplexe und kostspielige IT-Infrastruktur, sondern stellten den Betrieb durch die massenhafte Erhebung von Nutzerdaten auch datenschutzrechtlich vor große Herausforderungen.

Alte Stromnetze, neue Herausforderungen – und suboptimale Lösungen

Das gesamte Stromnetz in Micro Grids zu denken, also in kleineren Netzabschnitte, in denen sich Stromerzeugung und Verbrauch ungefähr die Waage halten, sei kaum möglich. Vor dem Hintergrund großer Off-Shore-Windanlagen oder Solarkraftwerke in der Wüste etwa ließe sich das Stromnetz nicht bloß lokal betrachten. Daran wird deutlich: Der Elektrizitätsmarkt, die Verwaltung der Netze und die tatsächlichen physikalischen Gegebenheiten passen heute nicht unbedingt zueinander.

Zukunftstaugliche Netze mit dem LINK-Paradigma

Mit LINK präsentiert die TU Wien unter Leitung von Albana Ilo nun ein neues Smart-Grid-Paradigma, das die Verwaltung von Netzen, Stromerzeugern, Stromspeicher-Einrichtungen und Verbrauchern neu organisiert. Physikalisch sind die Stromnetze in ein Hochspannungsnetz, ein Mittelspannungsnetz und ein Niederspannungsnetz aufgeteilt. Dazu kommen Kraftwerke, Speicher und Konsumenten. Genau an solchen Trennlinien soll sich auch die Führung der Stromnetze orientieren, meint Ilo. Im LINK-Paradigma wird deswegen das Gesamtsystem in Einheiten wie Kraftwerke, Speicher, Konsumenten – sogenannte Links – aufgeteilt. Jeder Link, das heißt jedes Glied dieser Kette, verfügt über ein eigenes Steuersystem und entsprechende Schnittstellen zu den benachbarten Systemen. Wie tatsächliche Glieder einer Kette können sie nach Belieben zusammen gehängt und kombiniert werden. Dabei bekommt jedes von ihnen Input von den benachbarten Gliedern und entscheidet dann selbst, welche Maßnahmen ergriffen werden müssen.

Höhere Datensicherheit, geringer Aufwand im Netzausbau

"Aus Sicht des Datenschutzes ist das ein großer Vorteil", betont Ilo. "Niemand möchte, dass etwa Daten über das Ein- und Ausschalten bestimmter Geräte im eigenen Haus vom Stromanbieter gesammelt werden können. In unserem LINK-Paradigma ist das überhaupt nicht mehr nötig." Jedes Kettenglied teilt bloß ein kleines Set von unbedingt nötigen elektrischen Daten mit den Nachbareinheiten – die restliche Information wird bloß lokal verwendet. Auch die Gefahr von Cyberattacken von außen wird dadurch drastisch verringert.

Ein weiterer Vorteil des selbstregulierenden Systems sei, dass es keine großen Anforderungen an den Netzausbau stelle. Indem LINK den Betrieb unserer Stromnetze mit den physikalischen Gegebenheiten optimal in Einklang bringe, können neue Einheiten einfach und modular in die Energieversorgungskette eingegliedert werden. So wäre man mit LINK ein sauberer organisatorischer Neubeginn möglich, anstatt das historisch gewachsene System der Energienetze durch immer weitere kleine Adaptierungen und Notlösungen fortlaufend komplizierter zu machen.

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