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Energie

Microgrids Warum das Netz im Netz für die Energiewende immer wichtiger wird

Mikronetze sollen unabhängige Stromversorgung gewährleisten, etwa in Katastrophenfällen. Die Technik hilft aber auch den erneuerbaren Energien.
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Microgrids: Warum Mikronetze für die Energiewende wichtiger wird Quelle: dpa
Stromnetz

Microgrids sind autarke Inselnetze und können helfen, das große Verteilnetz zu entlasten. 

(Foto: dpa)

Wildpoldsried Es dauerte nur ein paar Minuten, dann waren 30 Häuser in der Salzstraße mitten im beschaulichen Wildpoldsried von der Stromversorgung abgekoppelt. Schlagartig gingen die Lichter aus. Einen kurzen Moment später tönte wieder Musik aus den Lautsprechern in den Wohnungen, die Kaffeemaschine brühte weiter und der Föhn sprang wieder an – immer noch ohne Netzanschluss.

Stattdessen versorgten Wind, Sonne, Biomasse und eine Batterie die Häuser mehrere Stunden mit Strom. So erzählen es die Wilpoldsrieder. Das Experiment sollte beweisen, dass eine stabile Energieversorgung aus 100 Prozent grünen Quellen technisch machbar ist – ohne Blackout, ohne Zwischenfall. Und genau das ist gelungen.

Möglich gemacht hat das in erster Linie ein so genanntes Mikronetz, das Häuser und Erzeugungsanlagen untereinander vernetzt. Solche Insellösungen dienen eigentlich der Stromversorgung in abgelegenen Gebieten. Mittlerweile werden sie aber auch für die Energiewende immer wichtiger.

Microgrid, wie das Netz im Netz auf Englisch genannt wird, werden in der Regel zur Versorgung von Orten genutzt, in denen es keine Verbindung zu einer überregionalen Stromversorgung gibt. So entsteht eine Art Mini-Stromnetz, dass die angeschlossenen Gebäude mithilfe von Strom aus eigenen Erzeugungsanlagen wie Dieselgeneratoren oder eben zunehmend auch Photovoltaik-Anlagen, Windrädern und Biogasanlagen versorgt und sich durch den Einsatz von Batterien auch selbst stabilisieren kann.

„Größtenteils sind solche Inselnetze besonders für abgelegene Dörfer, zum Beispiel in Afrika oder Indien, sehr sinnvoll. Aber auch als Notfallversorgung nach Naturkatastrophen oder in Störfällen kommen Microgrids oft zum Einsatz“, erklärt Netzexperte Philipp Staudt vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Wie wichtig Microgrids wirklich sind, zeigte sich Ende 2017, als der Hurrikan Maria die Karibikinsel Puerto Rico verwüstete. Die Stromversorgung auf der Insel war komplett zerstört. 

Der deutsche Batteriehersteller Sonnen errichtete daraufhin zehn Microgrids auf der Insel, die Krankenhäuser und andere humanitäre Einrichtungen auch ohne funktionierendes Netz mit Strom versorgen konnten. Alles, was es dafür brauchte waren Solaranlagen und Batteriespeicher.

Microgrids können aber auch in ein bestehendes Netz integriert sein und nur bei Bedarf als Notfallversorgung dienen. So kommen sie vor allem in den Hurrikan geplagten Gebieten der USA zum Einsatz, sei es in Schulen, Krankenhäusern oder Militärbasen.

Je mehr grüner Strom, desto wichtiger Microgrids

Und die Nachfrage nach den Mini-Stromnetzen wächst. Ende 2018 waren laut dem US-Marktforschungsunternehmen Navigant Research bereits Inselstromprojekte mit einem Volumen von mehr als 19 Gigawatt weltweit installiert oder in Planung.

„Microgrids sind definitiv ein weltweiter Wachstumsmarkt. Aber auch in Deutschland wird das Thema an Bedeutung gewinnen. Je mehr Erneuerbare wir am Netz haben, desto wichtiger werden Microgrids auch hierzulande“, erklärt Staudt. 

Die schwankende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist eine der größten Herausforderungen der Energiewende. Weil die Erzeugung aus Windkraft und Solaranlagen sich nicht nach dem Stromverbrauch der Bürger richtet, müssen Gas- oder Kohlekraftwerke immer öfter runtergeregelt oder Windparks abgeschaltet werden, damit das Netz nicht überlastet wird. Je mehr erneuerbare Energien, desto schwankungsanfälliger ist das Netz. 

Das zeitweise Zu- und Abschalten von konventionellen Kraftwerken verursacht allerdings jetzt schon jährlich Zusatzkosten in dreistelliger Millionenhöhe. Microgrids könnten dazu beitragen, zumindest einen Teil dieser Kosten zu senken, meint Staudt.

„Mit einem Mikronetz könnte die überschüssige Energie aus der PV-Anlage auf dem Dach einfach automatisch von der Batterie im Hauskeller des Nachbarn geleitet werden. Der Strom geht nicht verloren und das Netz bleibt stabil“, erklärt der KIT-Experte.

Das wäre dann nicht nur ein Inselnetz, sondern zusätzlich ein intelligent kommunizierendes System – ein Microgrid 2.0 sozusagen. Der Gedanke dahinter: Der überschüssige Strom wird schon auf der kleinsten lokalen Ebene flexibler und effizienter gemanagt, die übrig bleibenden Schwankungen vom Mikronetz, über das Verteilnetz bis hin zum Übertragungsnetz immer ein bisschen kleiner. 

Zu dem Thema werde aktuell zwar viel geforscht, aber da stehe Deutschland noch ganz am Anfang, erklärt Staudt. „Das Netz in Deutschland war einfach nicht darauf ausgelegt, dass es Erzeuger auf der Verteilnetzebene gibt. Das hat sich durch die Energiewende grundlegend verändert“, sagt der Experte.

Der Aufsehenerregende Versuch in der Wildpoldsrieder Salzstraße ist mittlerweile anderthalb Jahre her, aber das Experiment ist im Gedächtnis geblieben. Die Allgäuer Überlandwerke und ihre Partner, wie Siemens und die RWTH Aachen, wollten mit Iren2 zeigen, dass erneuerbare Energien schon jetzt zeitweise konventionelle Kraftwerke ersetzen können. 

„Mit dem Projekt in Wildpoldsried haben wir gezeigt, dass die Energiewende funktioniert. Technisch steht der Sache nichts im Weg“, sagt Stefan Nießen, Leiter für den Bereich Energiesysteme bei Siemens. Der Münchner Industriekonzern ist einer der weltweit größten Anbieter für Microgrids.  

Stromhandel auf Blockchain-Basis

Auch Nießen beobachtet in den vergangenen Jahren einen wachsenden Markt. Das aktuellste Gemeinschaftsprojekt im Allgäu beschäftigt sich dann auch wieder mit einem Inselnetz und der Frage, wie es dabei helfen kann die Energie der Zukunft besser zu managen. Pebbles heißt der neue Langzeitversuch, bei dem eine automatisierte Stromhandelsplattform auf Blockchain-Basis für lokale Verbraucher und Erzeuger entstehen soll. „Mit Pebbles testen wir den Markplatz für die Energie der Zukunft“, erklärt Nießen.

Im Prinzip heißt das: Digital vernetzte Nachbarn tauschen über ein Microgrid Strom miteinander aus. Das heißt, überschüssige Energie, zum Beispiel aus Solaranlagen, wird direkt an teilnehmende Nachbarn verkauft. Die Basis für Verträge und Abrechnung ist die Blockchain-Technologie, die anonyme und fälschungssichere Transaktionen ermöglichen soll.

Ein ähnliches Projekt läuft bereits in mehreren Häuserblocks im New Yorker Stadtteil Brooklyn. Hier speisen Betreiber von Photovoltaikanlagen an oder auf ihren Häusern den überschüssigen Strom schon seit zwei Jahren in das bestehende Microgrid und erhalten dafür von den Abnehmern eine Vergütung. 

Auf Basis der Blockchain-Technologie können Haushalte dann ohne Zwischenhändler kleinste Mengen grünen Strom handeln. Durch den Handel sollen die Teilnehmer die Erzeugung sowie den Verbrauch des Stroms auf lokaler Ebene ausbalancieren.

Pebbles soll aber noch einen Schritt weitergehen. Die Allgäuer Überlandwerke wollen mit dem Projekt auch die Frage klären, inwieweit ein solches Netzwerk technisch dazu geeignet ist, Systemdienstleistungen für das Netz zu erbringen, also das Netz mithilfe von dezentral vernetzten Ökoanlagen bei Bedarf zu stabilisieren. 

„Intelligente Microgrids könnten so die Kosten für den benötigten Netzausbau auf Verteilnetzebene deutlich reduzieren“, glaubt Staudt. Bis es soweit ist, könnte es aber noch eine Weile dauern, schließlich hat das Forschungsprojekt Pebbles gerade erst angefangen und dauert noch ganze drei Jahre.

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