Verteilnetze für die Energiewende

In den letzten 30 Jahren haben sich die Quellen, aus denen wir unsere Energie beziehen, stark verändert. Der Anteil der Erneuerbaren Energien – Windkraft, Sonnenenergie, Wasserkraft und Biomasse – an der Stromerzeugung wird immer größer. Jetzt fließt Strom in alle Richtungen. Dabei speisen erneuerbare Energien wie Photovoltaik- oder Windkraftanlagen ihren Strom unregelmäßig in alle Spannungsebenen ein. Das kann zu einer stark schwankenden Auslastung der Verteilnetze führen.

Arbeitsauftrag 1

  1. Schau dir die beiden Diagramme zur Stromerzeugung aus den Jahren 1990 und 2020 an. Woher stammte die Stromerzeugung hauptsächlich? Vervollständige das Schema, das die wesentlichen Stromquellen und die schematische Verteilung des Stroms an die Verbraucher für das Jahr 1990 zeigt. Nutze blaue Pfeile, um den Weg von nicht-regenerativen Strom zu zeigen und verwende grüne Pfeile für Strom aus Erneuerbaren Energien.
  2. Entwerfe ein weiteres Schema, das den Verhältnissen von Stromerzeugung und -Verteilung von 2020 entspricht.

* 3,6% Wasserkraft

Arbeitsfläche

Stromerzeugung
Werkzeuge
  1. Vergleiche deine beiden Schemata und beschreibe, wie sich die Verteilnetze seit 1990 geändert haben. Wo siehst du die Herausforderungen für die Verteilnetze?

Jeder Tag ist anders

Strom wird in Deutschland konstant benötigt. Zu manchen Tages- und Jahreszeiten mehr, zu manchen weniger, dennoch muss eine konstante Versorgung gewährleistet sein. Die Aufgabe der Verteilnetzbetreiber ist es, diese Versorgung sicher zu stellen. Einige Formen von Erneuerbaren Energien speisen jedoch mal mehr, mal weniger Strom in die Netze ein, abhäng von Faktoren wie Wetter, Tages- oder Jahreszeit.

Arbeitsauftrag 2

  1. Entscheide jeweils, ob das Wetter, die Tages- oder die Jahreszeit einen Einfluss auf die Stromerzeugung haben.
  2. Wetterabhängig

    Tageszeitabhängig

    Jahreszeitabhängig

    Wetterabhängig

    Tageszeitabhängig

    Jahreszeitabhängig

    Wetterabhängig

    Tageszeitabhängig

    Jahreszeitabhängig

    Wetterabhängig

    Tageszeitabhängig

    Jahreszeitabhängig

  3. Überlege, was Energieversorger mit dem Wort Dunkelflaute meinen könnten, und warum diese Dunkelflaute eine Herausforderung für die Stromversorgung darstellt.

Auf den Standort kommt es an

Die Erzeuger Erneuerbare Energien sind in Deutschland nicht gleichmäßig verteilt. Manche Standorte erweisen sich für bestimmte Typen von Energieerzeugern als besonders sinnvoll.

Arbeitsauftrag 3

  1. Überlege und recherchiere: Welche Typen von Energieerzeugern finden sich vorwiegend in welchen Gegenden Deutschlands? Welche sind ortsunabhängig verteilt?
  2. Zeichne die Ergebnisse deiner Recherche die Karte ein. Deute mit Pfeilen Wege an, die der Strom nehmen muss, um dorthin zu gelangen, wo er benötigt wird.

Arbeitsfläche

Stromerzeugung
Werkzeuge

Strom verteilen – Strombedarf planen: Intelligente Netze

Während früher der Strom in einer Einbahnstraße von den Kraftwerken über die Übertragungsnetze und die Verteilernetze bis zum Verbraucher floss, müssen die Netze heute Stromtransport in zwei Richtungen bewältigen. Der Strom fließt nicht nur vom Erzeuger zum Verbraucher, sondern viele Verbraucher werden auch selbst Stromerzeuger. Zukünftig könnten auch Elektroautos von Privatpersonen Stromspeicher werden, indem sie Strom dann ans Netz abgeben, wenn die Nachfrage hoch ist. Um Erzeugung, Speicherung und Verbrauch aufeinander abzustimmen, muss das Stromnetz also „intelligenter“ werden.

Das Bundesministerium für Energie und Wirtschaft erklärt intelligente Stromnetze so:

Der Begriff „intelligentes Stromnetz“ (engl. „smart grid“) beschreibt die kommunikative Anbindung der Akteure des Energiesystems von der Erzeugung über den Transport, die Speicherung und die Verteilung bis hin zum Verbrauch an das Energieversorgungsnetz. Grundgedanke ist, jedes Gerät, das an das Stromnetz angeschlossen ist, im Sinne von „Plug & Play“ in das System aufzunehmen. So entsteht ein integriertes Daten- und Energienetz mit völlig neuen Strukturen und Funktionalitäten. An die Stelle der bekannten Stromzähler können schon bald moderne intelligente Messsysteme („Smart Meter“) treten. Als wertvolle Helfer im „Smart Grid“ messen sie nicht mehr nur den Stromverbrauch oder die eingespeiste Strommenge, um Abrechnungen erstellen zu können, sondern protokollieren auch Spannungsausfälle und versorgen die Netzbetreiber mit wichtigen Informationen, damit diese zeitgenau Erzeugung, Netzbelastung und Verbrauch weitgehend automatisiert aufeinander abstimmen können. Selbst die intelligente Steuerung von Verbrauchs- und Speicheranlagen im Haushaltsbereich wird durch intelligente Messsysteme möglich. Dem Verbraucher können sie sein eigenes Verbrauchsverhalten veranschaulichen und helfen, Stromkosten zu sparen. Ferner können intelligente Messsysteme auch die Tür zu variablen, „maßgeschneiderten“ Tarifen öffnen. Dies alles kann zukünftig dazu beitragen, den Bedarf an teurem Strom in Spitzenlastzeiten zu verringern, die Netze zu entlasten bzw. besser auszulasten und die Versorgungssicherheit zu erhalten.

Quelle: https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Artikel/Energie/intelligente-netze.html

Arbeitsauftrag 4

  1. Im Folgenden findest du verschiedene Szenarien, die von einem intelligenten Stromnetz bewältigt werden müssen. Wähle ein Szenario aus und stelle die verschiedenen Regler so ein, wie es die Umstände erfordern/wie du es für wahrscheinlich oder sinnvoll hältst. Versetze dich dabei in ein intelligentes Netz hinein, das Stromerzeugung, -speicherung und -verbrauch möglichst gut aufeinander abstimmt.

Energieproduktion

Energieproduktion

Energieverbrauch

Energieaufnahme / Energieabgabe

Energieaufnahme / Energieabgabe