A-Z der intelligenten Netze - ein Glossar

Ein intelligentes Netz ist ein Stromnetz, das sich vom herkömmlichen Netz unterscheidet, weil es auf digitaler Technologie basiert, die Strom über eine bidirektionale digitale Plattform oder ein digitales Netz an die Nutzer verteilen kann.

Wann immer von intelligenten Netzen die Rede ist, bleibt die damit verbundene Fachsprache nicht unbemerkt. Doch leider wirken viele dieser Wörter auf jemanden, der mit der Terminologie von Elektrizität und intelligenten Netzen nicht vertraut ist, oft befremdlich.

Im Folgenden finden Sie einen Leitfaden mit den wichtigsten Aspekten der Energiewelt, der insbesondere auf die Diskussion über intelligente Netze ausgerichtet ist.

Erweiterte Messinfrastruktur (AMI)

AMI ist das Substrat, auf dem ein intelligentes Netz funktioniert. Es handelt sich um ein einheitliches Netz aus intelligenten Zählern, Datenverwaltungssystemen und Kommunikationssystemen, das eine bidirektionale Interaktion zwischen Versorgungsunternehmen und Energieverbrauchern ermöglicht.

Das Netz bietet mehrere wichtige Funktionen, wie z. B. die automatische und ferngesteuerte Messung des Stromverbrauchs, den Fernanschluss und die Fernabschaltung von Diensten, die Fehlererkennung, die Erkennung und Isolierung von Stromausfällen und die Spannungsüberwachung.

Wenn AMI mit hausinternen Technologien wie dem Internet der Dinge kombiniert wird, können die Versorger zeitabhängige Tarife und Anreize anbieten, die die Verbraucher dazu bringen, den Spitzenbedarf zu bewältigen und den Energieverbrauch deutlich zu senken.

Automatische Zählerablesung (AMR)

AMR ist die Technologie, die für die Koordinierung der Datenerfassung über Stromverbrauch, Diagnose und Zustand zuständig ist.

Mit AMR werden die Daten nicht nur gesammelt, sondern auch in eine Hauptdatenbank übertragen, um Rechnungen auszustellen, Netzstörungen zu beheben und die gesammelten Daten für zukünftige Zwecke zu analysieren.

AMR unterstützt Versorgungsunternehmen dabei, bei Manipulationen an Energiezählern sofortige Warnungen zu erhalten, was den Arbeitsaufwand und die Kosten reduziert und Verluste, die durch manuelle Fehler entstehen können, eliminiert.

Nachfrage

Die Nachfrage ist die Menge an Strom, die zu einem bestimmten Zeitpunkt an die Verbraucher geliefert wird. Sie unterscheidet sich von der durchschnittlichen Nachfrage dadurch, dass die durchschnittliche Nachfrage eine geschätzte Darstellung der Strommenge ist, die ein bestimmtes geografisches Gebiet typischerweise in einer bestimmten Zeitspanne verbraucht, während die Nachfrage einfach ein Maß für die gesamte in Echtzeit verbrauchte Strommenge ist.

Durchschnittliche Nachfrage

Die durchschnittliche Nachfrage ist die Stromnachfrage in einem bestimmten geografischen Gebiet über einen bestimmten Zeitraum. Er wird berechnet, indem die in 24 Stunden verbrauchte Strommenge in Kilowattstunden (kWh) durch 24 geteilt wird.

Die durchschnittliche Nachfrage ist ein notwendiges Instrument, das von den Versorgungsunternehmen eingesetzt wird, um abzuschätzen, wie viel Strom in bestimmten geografischen Regionen während der Nachfragespitzen geliefert werden wird.

Nachfragespitzen

Die Nachfragespitze ist die höchste Strommenge, die in einem 15- oder 30-Minuten-Zeitraum im Monat verbraucht wird. Intelligente Netze sind mit den intelligenten Zählern, die sie speisen, verbunden, was die Überwachung der Übertragung und die Datenerfassung erleichtert.

Angenommen, Sie haben in der Vergangenheit nur wenig oder gar keinen Strom aus dem Netz bezogen, was auch für alle anderen Haushalte gilt, die von demselben Energieversorger versorgt werden. Wenn Sie eines Tages beschließen, alle Geräte in Ihrem Haus zu benutzen, und damit die Nachfrage auf einen Rekordwert für diesen Monat hochschnellen lassen. Dieser plötzliche Anstieg (die Nachfragespitze) ist ein Schock für das Netz. Das Versorgungsunternehmen wird mit dieser Nachfragespitze in seiner Stromversorgung arbeiten, um weitere Spitzen zu vermeiden. 

Reaktion auf die Nachfrage

Wenn Stromverbrauchern die Möglichkeit geboten wird, einen Beitrag zum Netz zu leisten, um das Netzmanagement zu unterstützen und Angebot und Nachfrage auszugleichen, wird das Programm als Demand-Response-Programm bezeichnet.

Mit einem Demand-Response-Programm spielen die Verbraucher eine wichtige Rolle bei der Steuerung des intelligenten Netzes, indem sie ihren Stromverbrauch während der Spitzenzeiten an die zeitabhängigen Preise anpassen. Diese Anpassung senkt wiederum sowohl die Großhandels- als auch die Einzelhandelskosten der Versorgungsunternehmen.

Die Reaktion auf die Nachfrage kann durch Preise für die Nutzungszeit, Echtzeitpreise, variable Spitzenlastpreise, Rabatte für kritische Spitzenlast und die Fernsteuerung von Haushaltsgeräten durch die Versorgungsunternehmen erreicht werden.

Dynamische Preisgestaltung

Die dynamische Preisgestaltung wurde eingeführt, um die Ungerechtigkeit der Pauschalpreise zu bekämpfen. Die pauschale oder feste Stromabrechnung ist statisch, unabhängig davon, ob der Verbraucher Strom verbraucht hat. Mit der dynamischen Preisgestaltung wird auch der Fehler beseitigt, dass den Verbrauchern in Spitzenlastzeiten mehr berechnet wird, unabhängig davon, ob sie Strom verbrauchen oder nicht.

Es gibt drei gemeinsame Pläne, die damit verbunden sind:

Echtzeit-Tarifierung - die Preisgestaltung erfolgt in kurzen, in der Regel stündlichen Intervallen, so dass die Verbraucher Aufgaben mit hohem Energiebedarf auf Zeiten mit günstigeren Tarifen verschieben können.

Critical-Peak-Rabatt - zahlt den Verbrauchern für Strom, der zu Spitzenzeiten ins Netz eingespeist wird.

Nutzungsabhängige Preise - unterteilen den Tag in längere Intervalle mit festen Preisen über einen langen Zeitraum.

Verteilte Automatisierung (DA)

DA wird für die Verwaltung, Überwachung und Steuerung der Stromverteilung von intelligenten Netzen durch Echtzeit-Betriebswarnungen in Bezug auf mehrere Teile des Netzes, wie Fehlerdetektoren, Schalter, Spannungsregler usw., verwendet.

Verteilte Erzeugung (DG)

DG ist die zentrale Idee für dezentrale Netzsysteme. Er bezieht sich auf eine Vielzahl von Technologien, wie z. B. Photovoltaikmodule, Kraft-Wärme-Kopplung und Windturbinen, die Elektrizität in der Nähe des Verbrauchsortes erzeugen.

Die GD kann unabhängig von ihrer Größe für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Sie können zum Beispiel für einen einzelnen Zweck wie ein Gebäude oder größere Strukturen wie einen Industriebetrieb eingesetzt werden. DG können auch in Mikronetze integriert werden, die an das Hauptnetz angeschlossen sind.

Verteilungssystem (DS)

Ein Verteilernetz ist ein Teil eines Stromnetzes, das für die Verteilung von Strom an die Endverbraucher zuständig ist. Die Stromverbraucher haben in der Regel keine Energiezentralen an ihren Verbrauchsorten installiert. Stattdessen transportiert das Verteilernetz den Strom von den Übertragungsnetzen und Umspannwerken zu den Verbrauchern.

Ein typisches Verteilernetz besteht aus einer Verteilerstation, Einspeisungen, Verteilungstransformatoren, einem Verteiler und Versorgungsleitungen.

Elektrofahrzeuge (EVs)

Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICEVs) werden EVs mit Batterien betrieben, die für ihren Betrieb keine fossilen Brennstoffe benötigen und weniger zum Null-Emissionsausstoß beitragen.

Die drei wichtigsten Arten von E-Fahrzeugen sind: 

Batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs)- verwenden rein elektrischen Strom und können an Ladestationen wieder aufgeladen werden, und 

Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV)- nutzen die Reaktion von Wasserstoff zum Antrieb, geben aber nur Wasserdampf als Nebenprodukt ab.

Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV), die sowohl mit wiederaufladbaren Batterien wie bei BEVs als auch mit Benzin wie bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICEVs) betrieben werden

E-Fahrzeuge tragen durch V2G-Laden und intelligentes Laden zum Stromnetz bei.

Elektrisches Versorgungsunternehmen

Das Stromversorgungsunternehmen, das Elektrizität erzeugt und zum Verkauf an die Endverbraucher vertreibt. 

Energiegemeinschaft

Eine Energiegemeinschaft umfasst Prosumenten, die lokal erzeugte erneuerbare Energie gemeinsam nutzen und verbrauchen. Sie ist im Wesentlichen eine Einheit unter vielen Einheiten, die über verschiedene Netze miteinander verbunden und gemeinsam an das Stromnetz angeschlossen sind.

Energiegemeinschaften erleichtern die Nachhaltigkeit des Netzes, da die Arbeit des Netzes nun auf mehrere Microgrids aufgeteilt wird, die ihre Aufgaben übernehmen. Eine Energiegemeinschaft kann von Verteilernetzbetreibern und Energiedienstleistern mithilfe von Software für das Energiegemeinschaftsmanagement effektiv verwaltet werden.

Einspeisetarif (FIT)

Ein FIT ist eines der politischen Instrumente, die zur Förderung erneuerbarer Energiequellen und der damit verbundenen Investitionen geschaffen wurden. Dabei geht es in der Regel um die dezentrale Erzeugung, bei der Einzelpersonen oder eine kleine Gruppe von Personen ihre erneuerbare Energie selbst erzeugen.

FITs beinhalten in der Regel eine Unterstützung für diese Verbrauchergruppen, die ihren Strom aus erneuerbaren Energiequellen erzeugen und langfristige Verträge, in der Regel mit einer Laufzeit von 15 bis 20 Jahren, verlangen.

Kilowatt-Stunde (kWh)

Eine Kilowattstunde ist eine Standardmaßeinheit, die angibt, wie viel Energie benötigt oder verbraucht wird. Es ist einfach die Energiemenge, die verbraucht wird, wenn man ein 1-kW-Gerät eine Stunde lang laufen lässt.

Es unterscheidet sich von einem Kilowatt dadurch, dass ein Kilowatt einfach 1.000 Watt ist, ein Maß für die Leistung.

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Die Last ist die Energiemenge, die eine Übertragungsstation liefert, um diesen Energiebedarf zu decken.

Belastungsfaktor

Der Lastfaktor misst die Effizienz der elektrischen Energienutzung oder die Nutzungsrate. Er sagt uns, wie viel der gelieferten Energie tatsächlich genutzt wird. Um den Auslastungsfaktor einer bestimmten Gemeinde innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu ermitteln, muss zunächst die durchschnittliche Stromversorgung der Gemeinde ermittelt und durch den Spitzenbedarf in diesem Zeitraum geteilt werden.

Lastmanagement

Lastmanagement ist ein Oberbegriff für Demand Response. Es handelt sich um einen Prozess, bei dem Versorgungsunternehmen versuchen, ihre täglichen, monatlichen oder jährlichen Lastkurven durch Manipulation der Nachfrage so anzupassen, dass ein möglichst vorteilhafter wirtschaftlicher Betrieb erreicht wird.

Wenn Versorgungsunternehmen die Nachfrage manipulieren, senken sie die Spitzennachfrage durch Nachfragereduzierung und Rabatte.

Städtisches Elektrizitätsversorgungsunternehmen

Manchmal haben Menschen in ländlichen oder lokalen Gemeinden aufgrund ihrer Abgeschiedenheit keinen Zugang zu Strom. Zur Lösung dieses Problems gibt es kommunale Stromversorgungsunternehmen. Sie sind Versorgungsunternehmen, die im Besitz der lokalen Regierung sind und von dieser betrieben und verwaltet werden.

Offsite-Zählerablesung (OMR)

OMR, auch als Zählerfernauslesung bekannt, ist eine Methode, bei der mit Funk ausgestattete Handheld-Terminals eingesetzt werden, um Zählerstände von mit Modulen ausgestatteten Stromzählern oder intelligenten Zählern aus der Ferne zu erfassen. Mit OMR können Zählerdaten abgerufen werden, indem man sich innerhalb eines Radius um den Zähler bewegt, von dem Informationen abgerufen werden müssen.

Hochfrequenzsignale (RF-Signale)

HF-Signale oder HF-Emissionen sind die Energie, die mit elektromagnetischen Wellen verbunden ist. Sie werden von verschiedenen Alltagsgeräten wie Telefonen, Computern, Mikrowellenherden und intelligenten Zählern ausgestrahlt.

Intelligente Zähler kommunizieren mit einem 900-MHz-Funkgerät mit geringer Leistung und verfügen in der Regel über ein 2,4-GHz-Funkgerät, das nie für die Netzwerkkommunikation verwendet wird.

Relais

Ein Netzschutzrelais oder Netzschutzrelais ist ein Gerät, das zur Kontrolle der Netzqualität eingesetzt wird. Es dient als Schnittstelle zwischen der Energiequelle und dem Netz und filtert nur die für das Netz geeignete Qualität und Quantität des Stroms.

Ein wichtiger Bestandteil von Relais ist der Inselbildungsschutz. Anti-Insellösung ist eine Art Schutz für erneuerbare Energiequellen wie PV-Solarzellen und Windturbinen, die an das Stromnetz angeschlossen sind. Sie schützt sowohl das Personal als auch die Geräte, indem sie bei einem Stromausfall die Stromzufuhr von diesen Quellen zum Netz unterbricht.

Erneuerbare Energie

Erneuerbare Energie, auch bekannt als saubere Energie oder grüne Energie, ist einfach Energie, die aus natürlichen Quellen erzeugt wird, die leicht wiederaufgefüllt werden können und wenig oder gar keine Kohlenstoffemissionen verursachen.

Erneuerbare Energiequellen, auch erneuerbare Energien genannt, sind die Elemente, aus denen diese Energie gewonnen wird:

• Solar- Das ist Energie, die von der Sonne mit Hilfe von photovoltaischen Solarzellen erzeugt wird.
• Windenergie - Energie, die mit Hilfe von Windturbinen aus Wind erzeugt wird.
• Wasserkraft - Energie, die mit Hilfe von Turbinen in Staudämmen aus Wasserströmungen gewonnen wird.
• Gezeitenenergie - Energie, die aus den Gezeiten des Meeres gewonnen wird.
• Energie aus Biomasse - wird aus organischen Einheiten wie lebenden und ehemals lebenden Dingen gewonnen.
• Geothermische Energie - wird aus der im Erdreich verborgenen Wärme gewonnen.

Renewable Energy Portfolio Standard (REPS)

REPS ist eine regulatorische Verpflichtung, die den Staaten auferlegt wird, um die Förderung erneuerbarer Energien voranzutreiben. Dazu gehört auch der Auftrag an die Stromversorgungsunternehmen, einen bestimmten Anteil ihres Stroms aus erneuerbaren Energien zu erzeugen.

Rolling Blackouts

Es gibt Fälle, in denen es für Versorgungsunternehmen schwierig oder unmöglich ist, ein gesundes Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage aufrechtzuerhalten. In solchen Fällen übersteigt die Nachfrage das Angebot, so dass das Netz und alle anderen Anlagen ausfallgefährdet sind.

Um diesem Ereignis vorzubeugen, schalten die Versorgungsunternehmen den Strom in einem Verfahren ab, das als Rolling Blackout bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird die Stromversorgung in bestimmten Regionen langsam unterbrochen, bis das Gleichgewicht im Netz wiederhergestellt ist. Diese Methode verhindert nicht nur den Zusammenbruch des Netzes, sondern trägt auch dazu bei, die Versorgung sensibler Ziele wie Krankenhäuser aufrechtzuerhalten.

Intelligenter Zähler

Ein intelligenter Zähler ist ein elektrisches Messgerät, das die erforderlichen Stromverbrauchsdaten aufzeichnet und diese Daten per Fernkommunikation an das Versorgungsunternehmen sendet. In der Regel interagiert ein intelligenter Zähler alle 15 Minuten oder eine Stunde mit dem entsprechenden Versorgungsunternehmen.

Der intelligente Zähler kann auch automatisch Informationen über Stromausfälle, Stromunterbrechungen und Störungen an das Versorgungsunternehmen weiterleiten, damit dieses schnell reagieren kann.

Das Internet der Dinge (IoT)

Das Internet der Dinge (IoT) bezieht sich im weitesten Sinne auf Geräte mit eingebetteten Sensoren, die Informationen für eine flüssige Interaktion mit anderen ähnlichen Geräten über ein gemeinsames Kommunikationsnetz verarbeiten können.

Ein Mikrowellenherd in der Küche, der mit einem mobilen Gerät im Schlafzimmer desselben Gebäudes kommuniziert, um den Bewohner vor angebranntem Essen zu warnen, ist ein gutes Beispiel für IoT in Aktion.

Diese Geräte können mit einem intelligenten Stromnetz ebenso effektiv kommunizieren wie intelligente Zähler, relevante Informationen weitergeben und Informationen zurückerhalten.

Drahtloses lokales Netzwerk (WLAN)

Ein WLAN ist ein drahtloses Mittel zur Verteilung zwischen mehreren Geräten. Mit WLAN müssen die Nutzer nicht statisch sein, sondern können ihren Standort wechseln und trotzdem eine stabile Netzwerkverbindung aufrechterhalten.

Geräte, die eine Verbindung zu einem WLAN herstellen, werden in zwei Kategorien eingeteilt: 

1. Access Points (APs) - sie fungieren in der Regel als Router und können Funkfrequenzsignale an andere ähnliche Geräte senden und empfangen.
2.  Clients, zu denen Geräte wie Mobiltelefone gehören.

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