Intelligente Netztechnologie und -anwendungen verändern die Energiebranche

In unseren früheren Blogbeiträgen haben wir über das intelligente Stromnetz und seinen Zusammenhang mit der Energiespeicherung, der Netzstabilität und dem künftigen Energiebedarf gesprochen. Es ist unbestreitbar, dass die Smart-Grid-Technologie den Energiesektor verändert. Es kommt darauf an, wie diese Technologien richtig eingesetzt werden, insbesondere bei der Erreichung von Nachhaltigkeitszielen für eine bessere Zukunft.

Sechs Anwendungen der Smart Grid-Technologie, die den Wandel anführen.

Herkömmliche Netztechnologien erfüllen eine einfache Funktion, nämlich die Übertragung der in einem zentralen Kraftwerk erzeugten elektrischen Energie. Dies geschieht mit Spannungswandlern, die die Spannung schrittweise anheben und absenken, während die Energie an die Endverbraucher geliefert wird. Intelligente Netze hingegen erfüllen alle konventionellen Funktionen mit der zusätzlichen Fähigkeit oder dem Vorteil, alle Aktivitäten aus der Ferne zu überwachen, um bessere und schnellere Reaktionen und Leistungen zu erzielen.In diesem Blog-Beitrag werden wir sechs Schlüsselanwendungen der Smart-Grid-Technologie erörtern. Dabei handelt es sich um eine fortschrittliche Messinfrastruktur, Nachfrageregelung, Elektrofahrzeuge, großräumiges Situationsbewusstsein, dezentrale Energieressourcen und -speicherung sowie Verteilnetzmanagement.

1. Erweiterte Messinfrastruktur

Dies ist auch als AMI bekannt. Dabei werden einfach Technologien wie intelligente Zähler eingesetzt, um den Informationsfluss zwischen Kunden und Versorgungsunternehmen in beide Richtungen zu unterstützen. Diese Informationen beziehen sich auf den Zeitpunkt des Verbrauchs, die Menge und die entsprechende Preisgestaltung. Dadurch können intelligente Netze im Vergleich zu herkömmlichen Netztechnologien eine breite Palette von Funktionen bieten.

Zu diesen Funktionen gehören unter anderem:

• Fernsteuerung des Verbrauchs
• Zeitabhängige Preisgestaltung
• Verbrauchsvorhersage
• Erkennung von Fehlern und Ausfällen
• Fernverbindung und -trennung von Benutzern
• Diebstahlserkennung und Verlustmessungen
• Effizientes Inkasso und Schuldenmanagement

Diese Funktionen ermöglichen eine bessere Kontrolle der Stromeffizienz und -qualität in intelligenten Netzen auf der ganzen Welt. Dennoch gibt es einige Nachteile, die Verbrauchern und Versorgungsunternehmen gleichermaßen Sorgen bereiten. Dazu gehören Fragen des Datenschutzes und der Vertraulichkeit sowie der Cybersicherheit im Zusammenhang mit dem unbefugten Zugriff auf die AMI-Geräte.

2. Reaktion auf die Nachfrage

Demand-Response-Programme (DR) sind neuere und aufkommende Anwendungen für die Nachfragesteuerung (DSM). Beispiele hierfür sind Anwendungen, die die Zuverlässigkeit der Netze durch die Bereitstellung von Dienstleistungen wie Frequenzregelung, Spinning-Reserven und Betriebsreserven verbessern, sowie Anwendungen, die zur Senkung der Großhandelspreise für Energie und deren Volatilität beitragen. Die Entwicklung von Energieregulierungskommissionen mit offenen Großhandelsmärkten und politischer Unterstützung hat Anwendungen zur Nachfragesteuerung in der Netztechnik ermöglicht. Aus Sicht der Kunden gibt es zwei Kategorien von Demand-Response-Programmen:

• Preisbasierte DR, bei der die Kunden ihren Stromverbrauch an die von den Versorgungsunternehmen festgelegten zeitabhängigen Preise anpassen, um ihren Stromverbrauch zu maximieren und Rechnungen zu sparen
• Anreizbasierte DR, bei der der Nutzen erhöht wird, indem ein Anreiz zur Beeinflussung des Kundenverhaltens geschaffen wird, damit dieser seinen Verbrauch ändert

DR bietet den Verbrauchern die Möglichkeit, ihren Stromverbrauch in Spitzenzeiten durch die oben erwähnten Programme zu reduzieren oder zu verlagern, wodurch sie eine große Rolle beim Betrieb der Stromnetze spielen, in der Hoffnung, Angebot und Nachfrage auszugleichen.

3. Elektrofahrzeuge (EVs)

Dies mag wie eine unangebrachte Anwendung für intelligente Stromnetze erscheinen, aber mit der offensichtlichen Elektrifizierung des Verkehrssektors sind Elektrofahrzeuge eine bevorzugte Lösung für die Probleme der globalen Erwärmung. Im Hinblick auf intelligente Netztechnologien bringt die Einführung von Plug-in-Elektrofahrzeugen zahlreiche Herausforderungen und Chancen für die Aufrechterhaltung der Stromsysteme mit sich. Wenn E-Fahrzeuge als reguläre Last in die Netze aufgenommen werden, kann die Flexibilität der Lastvariablen nicht berücksichtigt werden, was das Netz als Ganzes gefährden würde.

Diese Herausforderungen können jedoch mit kontrollierten Ansätzen erfolgreich gemeistert werden, insbesondere wenn das Aufladen auf lastarme Stunden verlagert wird. E-Fahrzeuge können auch die Nachhaltigkeit des intelligenten Stromnetzes fördern, indem sie als verteilte Speicherressourcen (V2G) zu Hilfsdiensten wie der Frequenzregulierung, dem Ausgleich von Stromspitzen im System oder der Integration fluktuierender erneuerbarer Energiequellen beitragen.

4. Weiträumige Situationskenntnis (Wide-Area Situational Awareness)

Dabei handelt es sich um die Implementierung einer Reihe von Technologien, die die Überwachung des Stromnetzes über große geografische Gebiete hinweg verbessern und den Netzbetreibern ein umfassendes und dynamisches Bild vom Funktionieren des Netzes vermitteln sollen. Laut SELinc liefern WASA-Systeme den Betreibern und Ingenieuren zum richtigen Zeitpunkt die richtigen Informationen für einen effizienten Betrieb und die Analyse des Stromnetzes. Das ultimative Ziel bleibt dabei dasselbe: die Zuverlässigkeit des intelligenten Netzes durch seine Leistung zu verstehen und zu optimieren und vorauszusehen, wo notwendige Änderungen vorgenommen werden müssen, bevor es zu Problemen kommt.

Intelligente Stromnetze verwenden Phasenmessgeräte als Sensoren für die Erfassung von Daten über große geografische Gebiete, was Phasenmesssensoren zum Fluch von großflächigen Messsystemen macht. Man kann sich darauf verlassen, dass sie ein Situationsbewusstsein über große zusammenhängende Gebiete hinweg vermitteln:

• Überwachung in Echtzeit
• Vorhersage von zukünftigen Störungen

5. Verteilte Energieressourcen und Speicherung

Verteilte Energieressourcen werden auch als DER bezeichnet und sind Teil der verteilten Erzeugung; sie beziehen sich auf kleinere Energiequellen oder Erzeugungseinheiten, die sich auf der Verbraucherseite des Stromzählers befinden. Die Energie wird aus (meist erneuerbaren) Quellen in der Nähe des Verbrauchsortes und nicht aus einem zentralen System erzeugt. Einige Beispiele sind Photovoltaikanlagen auf Dächern und Windkraftanlagen, während die DER-Speicherung Systeme umfasst, die verteilte Energie für eine spätere Nutzung speichern. Dies geschieht mit zwei Komponenten: mit Gleichstrom aufgeladenen Batterien und bidirektionalen Wechselrichtern. Sie helfen beim Ausgleich von Energieerzeugung, -nachfrage und -angebot. Einige weitere wichtige Merkmale sind:

• Rasierspitzen
• Lastverschiebung
• Spannungsregelung
• Integration erneuerbarer Energien
• Reservestrom

6. Management des Verteilungsnetzes

Ein Verteilernetz umfasst alle für die Energieverteilung erforderlichen Anlagen, wie Leitungen, Masten, Transformatoren usw. Die Verwaltung des Verteilernetzes in intelligenten Netzen hat mit einem System zu tun, "das in der Lage ist, Informationen über das elektrische Verteilernetz in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit zu sammeln, zu organisieren, anzuzeigen und zu analysieren", je nach Bedarf. Dieses System kann es den Netzbetreibern auch ermöglichen, komplexe Aufgaben zu planen und zu platzieren, um die Effizienz zu steigern, Ziele zu erreichen, Ausfälle zu verhindern und den Energiefluss zu optimieren. Smart-Grid-Technologien sind so konzipiert, dass sie intelligent sind und die Möglichkeit bieten, Störungen im Voraus zu erkennen und zu vermeiden, Kosten zu senken und den Verbrauchern bei Bedarf den besten Nutzen zu bieten.

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