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Energie richtig steuern Warum der perfekte Manager kleiner als ein Schuhkarton ist

Elektromobilität, Energiespeicher und alternative Energien sind die bekannten Bausteine der Energiewende. Erfolgreich sind sie nur mit der richtigen Steuerung. Die erledigt eine kleine Box.
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Quelle: innogy

(Foto: innogy)

Kleiner als ein Schuhkarton ist die Lösung gegen Netzschwankungen, die die Energiewende mit sich bringt. Smart Operator, kurz SmOp, heißt die Box. Sie ist die zentrale Steuerungseinheit für intelligente Stromnetze, mit der innogy die Energiewende möglich macht. „Das Team des Smart Operators hat die enorme Herausforderung gemeistert, das komplexe Zusammenspiel der intelligenten Bausteine im Netz und in den Haushalten zu koordinieren“, sagt Stefan Willing, Projektleiter Smart Operator. Die Energiewende gibt ehrgeizige Ziele vor und fordert Verbraucher wie Versorger heraus: Das Erzeugungsnetz ist zunehmend dezentralisiert; Wind und Sonne sind nicht auf Knopfdruck verfügbar.

Immer mehr Konsumenten sind gleichzeitig Produzenten, sogenannte Prosumer. Sie erzeugen Energie beispielsweise über Photovoltaik und speisen den Überschuss ins Netz ein – und das mit steigender Tendenz. Die Verteilnetze werden damit umso bedeutender: In dem zunehmend dezentralisierten Erzeugungsnetz verteilen sie Energie nicht mehr nur, sondern sammeln diese auch ein. Die Fragmentierung des Netzes in einem Zahlenbeispiel: Allein an das 370.000 kilometerlange innogy-Verteilnetz sind über 330.000 dezentrale Erzeugungsanlagen angeschlossen.

Gleichzeitig kommt die Energie zunehmend aus regenerativen Quellen, deren Verfügbarkeit wetterbedingt schwankt – eine Herausforderung für Versorger, die smarte Lösungen fordert. innogy treibt solche Innovationen voran und arbeitet an den Technologien für die Energiewelt von morgen. Um Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu garantieren, können Versorger ihre Netze aufwändig und kostenintensiv ausbauen. Oder sie optimieren die bestehende Netzinfrastruktur.

Das Steuerungselement bringt die Bausteine eines SmartGrid intelligent zusammen. Quelle: innogy
So funktioniert der Smart Operator

Das Steuerungselement bringt die Bausteine eines SmartGrid intelligent zusammen.

(Foto: innogy)

Intelligente Haushaltsgeräte und Speicher gehören zu den Komponenten für die optimierte Nutzung – und der SmOp ist die wichtigste von ihnen. Dank seiner Steuerung steigt die Energieeffizienz im Smart Grid. Dafür bilden das Niederspannungs- und das Kommunikationsnetz eine Allianz. Daten aus Haushalten, der Wetterstation und der örtlichen Stromtankstelle werden gebündelt und fortlaufend ausgewertet. Mit diesen Daten schöpft der Smart Operator die Netzkapazität optimal aus. Den zu Grunde liegenden Steuerungsalgorithmus hat innogy zusammen mit der RWTH Aachen entwickelt – und er lernt ständig dazu. Mit jedem Datenzufluss versteht der Smart Operator das Netz besser und erkennt die ideale Lösung aus Millionen Steuerungsoptionen.

Die Technik im Praxistest: Das Energiewende-Dorf

Dr. Armin Gaul, Stefan Willing (beide innogy S.E.) mit dem Kisselbacher Ortsbürgermeister Heinz-Ludwig Kub und Teilprojektleiter Achim Schneider, Westnetz GmbH (von links nach rechts) feiern im September 2016 zwei Jahre erfolgreichen SmOp-Betrieb. Quelle: innogy
Erfolgreiches Pilotprojekt

Dr. Armin Gaul, Stefan Willing (beide innogy S.E.) mit dem Kisselbacher Ortsbürgermeister Heinz-Ludwig Kub und Teilprojektleiter Achim Schneider, Westnetz GmbH (von links nach rechts) feiern im September 2016 zwei Jahre erfolgreichen SmOp-Betrieb.

(Foto: innogy)

„Während der gesamten Laufzeit liefen unser Smart Operator und die entsprechende technische Infrastruktur zuverlässig und stabil. Die erprobte Technik in den Ortsnetzen hilft uns dabei, die Ressourcen der vorhandenen Netze optimal auszuschöpfen und damit den Netzausbau zumindest lokal zu begrenzen“, sagt Dr. Stefan Küppers, Geschäftsführer des Verteilnetzbetreibers Westnetz im Ressort Spezialtechnik/Digitalisierung. Er verweist auf das „Energiewende-Dorf“, das erfolgreiche Versuchsobjekt in Hunsrück.

In Kisselbach hat sich der Smart Operator längst bewiesen, ähnlich wie in den beiden anderen Testortschaften Schwabmünchen und Wincheringen. Im Pilotprojekt mit 130 angeschlossenen Haushalten hat innogy die Technologie flächendeckend eingesetzt und Kisselbach zum Energiewende-Dorf gemacht. Der Smart Operator bringt die zentralen Bausteine der Energiewende intelligent zusammen und gleicht Stromverbrauch und -erzeugung aus. An einem sonnigen Mittag liefert Photovoltaik mehr Strom als verbraucht wird, während in den sonnenarmen Abendstunden dieses Verhältnis kippt und mehr Strom nachgefragt als produziert wird.

Der Smart Operator kennt beide Komponenten im Voraus, denn er nutzt an einem Ende der Versorgungskette Wettervorhersagen und eigene Wetterdaten. Am anderen Ende der Versorgungskette sorgen intelligente Stromzähler für Transparenz. Sie liefern aktuelle Messwerte zu Verbrauch und Erzeugung in Haushalten. Auf Grundlage dieser Daten verschiebt der Smart Operator das Verbrauchsmaximum möglichst in Zeiten mit Energiespitzenwerten.

Im konkreten Szenario heißt das: Das Elektroauto lädt in den sonnenintensiven Mittagsstunden, statt erst am Ende des Arbeitstags, wenn überall Fernseher flimmern und Lampen Licht spenden. Der Warmwasserspeicher passt sich ebenso den Wetterbedingungen an, statt direkt nach den Morgenduschen aufzuladen. Ähnlich funktionieren intelligente Haushaltsgeräte und Wärmepumpen. Für überschüssigen Strom steht zusätzlich ein Batteriespeicher zur Verfügung.


„Der Smart Operator bietet Antworten auf wichtige Fragen der Energiewende. Wir haben gezeigt, dass der Betrieb der Ortsnetze durch den Einsatz künstlicher Intelligenz optimiert werden kann. Damit gehen wir einen weiteren Schritt in Richtung Energiezukunft“, fasst Küppers von Westnetz die Vorteile zusammen. Durch die in Kisselbach gewonnenen Messwerte optimiert die Technologie das Ortsnetz in der Gemeinde – und liefert konkrete Daten als Blaupause für andere Ortschaften.

Vorhandene Ortsnetze können durch intelligente Steuerung rund 35 Prozent mehr Strom aus lokal erzeugter, erneuerbarer Energie aufnehmen. Die bessere Nutzung reduziert den Ausbau. Ein wichtiger Beitrag für die Energiewende: Letztlich gewinnt die Umwelt und der Verbraucher spart.

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