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Smart Cities und die Schlüsselrolle von Smart Grids

 
Schon seit Jahrzehnten zieht es immer mehr Menschen aus ländlichen Gebieten in die pulsierende Stadt, Stichwort: Urbanisierung – entgegengesetzt und zugespitzt ausgedrückt ist oft auch von Landflucht die Rede. Vor allem die jüngeren Generationen, die Millennials und die Generation Z, wissen die besondere Atmosphäre und die Vorteile des städtischen Lebens zu schätzen: Die Wege sind kurz, der ÖPNV gut ausgebaut und Einkaufsmöglichkeiten ebenso wie Freizeitangebote en masse vorhanden. Und schon bald könnte der Reiz der Stadt noch attraktiver werden. Denn dann heißt es: Vom Land in die intelligente Stadt, in die Smart City. Laut der aktuellen Capgemini-Studie „Street Smart: Putting the Citizen at the Center of Smart City Initiatives” ist es für circa 40 Prozent der Befragten vorstellbar, ihren derzeitigen Wohnort für das Leben in einer Smart City zu verlassen. Doch was verbirgt sich eigentlich hinter einer solchen Smart City und welche Chancen und Möglichkeiten bietet sie?

Eine exakte Definition zu finden, gestaltet sich hier äußerst schwierig, denn die eine Vorstellung der Smart City existiert nicht. Oftmals übersetzt mit „intelligenter Stadt“ beschreibt der Sammelbegriff vielmehr ein vielschichtiges, individuelles Lösungskonzept für ein vernetztes Ökosystem, das auf Effizienz, Nachhaltigkeit, Sicherheit und Komfort zum Vorteil von Bewohnern und Umwelt zielt. Die Intelligenz ist dabei nicht auf einen bestimmten Bereich beschränkt, sondern umfasst von der Gebäudetechnik über die Wasserversorgung und Mobilität bis zu öffentlichen Dienstleistungen eine Vielzahl verschiedener Systeme in städtischen Ballungsräumen. Als besonders wichtiger Bestandteil der Smart City rückt häufig die Energieerzeugung und -verteilung in den Fokus. Im Zuge der voranschreitenden Energiewende und angesichts der Zunahme von erneuerbaren Energien sowie dezentralen Erzeugern wird die effiziente Verteilung von elektrischer Energie eine noch viel größere Rolle einnehmen als bisher. Denn das schwankende Angebot wetterabhängiger Energiequellen wie Solar- und Windenergie erfordert eine Optimierung von Produktion und Verbrauch, sprich eine aufeinander abgestimmte, intelligente Steuerung von Angebot und Nachfrage. Nur auf diese Weise lässt sich eine konstante Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigem Strom gewährleisten, die speziell in kritischen Infrastrukturen wie Krankenhäusern lebensnotwendig sein kann.

Smarte Städte brauchen smarte Netze

An dieser Stelle kommen mit den Smart Grids sogenannte digitalisierte Stromnetze ins Spiel. Während sie zunächst einmal ganz klassisch elektrische Energie in Form von Strom von A nach B transportieren, verknüpfen sie darüber hinaus Energiequellen, Verbraucher sowie Speicher in einem intelligenten System miteinander. Mithilfe von Energie- und Lastmanagement lassen sich die Ertragsschwankungen der Erneuerbaren schließlich bestmöglich ausgleichen und Versorgungsengpässe zuverlässig verhindern.

Aus analog wird digital

Zur Realisierung eines Smart Grids ist die bi-direktionale Kommunikation zwischen den Verbrauchern bzw. Erzeugern und dem Energieversorgungsunternehmen (EVU) eine wichtige Voraussetzung. Nur auf der Basis von präzisen Messwerten zu Stromerzeugung, -verbrauch und Speicherung kann das EVU temporäre Schwankungen mittels netzdienlicher Steuerung nivellieren. Der bereits eingeleitete Smart Meter Rollout, in Zuge dessen die analogen Ferraris-Zähler durch moderne Messeinrichtungen oder intelligente Messsysteme ausgetauscht werden, bildet hierfür die Grundlage. Während es sich bei einer modernen Messeinrichtungen simpel ausgedrückt um einen digitalen Stromzähler handelt, verfügen die intelligenten Messsysteme über zusätzliche Kommunikationseinheiten zur sicheren Datenübertragung, Smart Meter Gateway genannt. Anhand der von ihnen übertragenen Informationen an digitale Netzwerk-Managementlösungen wie dem Advanced Distribution Management System (ADMS) von Schneider Electric lassen sich sämtliche Lasten intelligent steuern und Schwankungen flexibel abfangen. Die gewonnenen Daten unterstützen darüber hinaus auch die Erstellung von Trends zur strategischen und operativen Entscheidungsfindung. Damit ist es beispielsweise möglich, die PV-Stromerzeugung aufgrund der Wetterdaten zu prognostizieren und die benötigte Menge für die Verteilung entsprechend einzuplanen.

Intelligente Kopplung statt zäher Trennung

Ein wichtiger Baustein für den Erfolg der Energiewende stellt zudem die Verschränkung und Optimierung einzelner Sektoren wie Wärme, Mobilität und Strom dar, durch welche sich die volatile Einspeisungsrate der regenerativen Energien wirtschaftlicher und nachhaltiger nutzen lässt. In Blockheizkraftwerken wird zum Beispiel sowohl Energie als auch Wärme gewonnen. Mit Blick auf Strom und Verkehr ist es denkbar, den Stromüberschuss zur sonnigen Mittagszeit für das Laden von E-Fahrzeugen zu verwenden, deren Batterien wiederum zu Spitzenlastzeiten als Stromspeicher fungieren und bei Engpässen die benötigte elektrische Energie in das Netz zurückspeisen.

Wie diese Sektorenkopplung innerhalb einer Micro Smart Grid-Lösung im Realbetrieb aussehen kann, demonstriert der Berliner EUREF-Campus aktuell äußerst erfolgreich. Dank dem effizienten Zusammenspiel von Photovoltaikanlagen, Windturbinen, Blockheizkraftwerken, Elektromobilität und Speichertechnologien werden im intelligenten Areal die CO2-Klimaziele für 2050 schon jetzt erreicht. Mit der IoT-fähigen EcoStruxure Architektur und ganzheitlichen Lösungen für das Energiemanagement trägt auch Schneider Electric zum Erfolg des Vorzeigeprojektes bei.

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