Für sich sind das alles großartige Schritte hin zu einer intelligenteren Energienutzung. Doch können wir sie alle auf einmal umsetzen? Ist eine ganz neue Art der Energieversorgung möglich, die die Einsparungen im Energiebereich, die breite Palette erneuerbarer Energien und die Erzeugung von Energie im eigenen Haus bündelt und gleichzeitig die Effektivität eines jeden Verbrauchers maximiert? Ja, es ist möglich: durch das intelligente Netz.

Das Stromnetz, mit dem wir aufgewachsen sind, ist überholt: Hunderttausende von Kilometern Überlandleitungen, die miteinander verbunden sind und Regionen und Länder versorgen. Am einen Ende der Leitung erzeugen Kraftwerke gewaltige Energiemengen (und Treibhausgase), die zu Verteilstationen geleitet werden. Diese Anlagen verteilen (vereinfacht dargestellt) die in Masse produzierte Energie bis zu unserer Hausanschlussleitung. Eine Störung in einer Verteilungsanlage kann einen Dominoeffekt auslösen, der in mehreren Ländern zu Stromausfällen führt. Im November 2005 ereignete sich nach schweren Schneestürmen in Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen einer der größten Stromausfälle in der Geschichte der Bundesrepublik: 250 000 Menschen waren betroffen, viele von ihnen blieben bis zu drei Tage völlig ohne Strom. Ein Jahr später kam es zu einem größeren Stromausfall in Europa: Teile von Deutschland, Frankreich, Belgien, Italien, Österreich und Spanien waren bis zu zwei Stunden ohne Strom. Der Auslöser war nur die planmäßige, zeitweilige Abschaltung einer Hochspannungsleitung, damit ein neugebautes Kreuzfahrtschiff den Weg aus der Werft frei hatte.

Solche Stromausfälle sind ein Beleg für die begrenzten Möglichkeiten eines Systems, das vor dem Zeitalter des Mikroprozessors entwickelt wurde.

Dieses alte System zur Energieversorgung ist »out«. Wir müssen komplett umdenken! Computer sind »in«. Dank digitaler Regler, Sensoren und moderner Funktechnik wird das Netz »intelligent«: Es erkennt den Strombedarf und kann je nach Verbrauch zusätzliche dezentrale Stromerzeuger zuschalten. Intelligente Netze und regionale Energiequellen sind für eine umweltfreundliche Zukunft unabdingbar. Indem wir die Energieerzeugung dezentralisieren und das Stromnetz mit digitaler Intelligenz ausstatten, können wir eine Infrastruktur aufbauen, die flexibler reagiert, die erneuerbare Energien besser nutzt und in Krisensituationen widerstandsfähiger ist.

Kombikraftwerk – für eine erneuerbare Vollversorgung

Der Anteil erneuerbarer Energien an der gesamten Stromversorgung wächst. In Deutschland tragen sie bereits 15 Prozent bei. Das ist eine sehr deutliche Entwicklung, die auch die Dynamik zeigt, mit der Windenergie, Bioenergie und Fotovoltaik die bestehenden alten Kraftwerke ersetzen können. Kritiker stellen gerne die Schwächen der erneuerbaren Energien heraus: Was passiert, wenn kein Wind weht? Woher kommt die Energie, wenn nachts die Sonne nicht scheint? Und wie soll Energie zukünftig sinnvoll gespeichert werden? Jedes einzelne Argument lässt zweifeln, ob wir uns wirklich von der konventionellen Form der Energieversorgung lösen dürfen und es wagen sollen, unsere Stromversorgung auf erneuerbare Energien aufzubauen.

Es war an der Zeit zu zeigen, dass gerade die erneuerbaren Energien die Stärke haben, sich gegenseitig zu ergänzen. Dass Geothermie und Biomasse sich für eine Dauerversorgung mit Energie eignen und dass intelligente Regeltechnik das Herz einer innovativen Energieversorgung sein kann. Denn es funktioniert! Das Beispielprojekt »Kombikraftwerk« (www.kombikraftwerk.de) tritt den Beweis an. 36 über ganz Deutschland verstreute Wind-, Solar-, Biomasse- und Wasserkraftanlagen werden durch eine zentrale Steuerungseinheit im »Kraftwerk« intelligent verknüpft. Die Windenergieanlagen und Solarmodule leisten ihren Beitrag zur Stromerzeugung, wenn Wind und Sonne Energie liefern. Biogas und Wasserkraft gleichen aus und dienen als kurzfristige Speicher. Das Kombikraftwerk arbeitet genauso zuverlässig und leistungsstark wie ein herkömmliches Großkraftwerk, und es kann eine Kleinstadt mit etwa 12 000 Haushalten mit Energie versorgen. Das Pilotprojekt zeigt: Einer Vollversorgung mit erneuerbaren Energien steht technisch nichts im Wege! Wir können immer weitere Anlagen zu neuen Kombikraftwerken zusammenschalten.

Wind und Sonne sind nicht zu beeinflussen, aber eine Vernetzung der dezentralen Kraftwerke zu »virtuellen« Großkraftwerken erlaubt es, Wind-, Solar- und Biogasanlagen zu steuern und den wechselhaften Energiebedarf Deutschlands zu decken.

Intelligente Netze: verlässlicher und nachhaltiger

Unser derzeitiges Stromnetz ist überaus anfällig für natürliche und durch Menschen verursachte Katastrophen. Schlimmer noch: Dieses empfindliche System bewacht derzeit nur ein kleiner Trupp von Menschen, die in Kontrollräumen sitzen und in einer Krise womöglich ähnlich überlastet sind wie das Netz selbst.

Ein intelligentes Stromnetz dagegen ist im Krisenfall stabil und erholt sich schnell von Katastrophen – es hat eine ähnliche Anpassungsfähigkeit wie die Natur. Die Stabilität in einem intelligenten Stromnetz hängt nicht von einigen wenigen überarbeiteten Menschen ab, sondern von Millionen dezentral angesiedelten »Software-Agenten«, selbstständig agierenden Computerprogrammen, die überall im System platziert sind. »Streifenpolizisten« auf Aussichtsposten im Netz (die Menschen) überwachen noch immer das ganze System, doch sie werden von den »Streetworkern«, also den Software-Agenten, unterstützt, die nach Problemen Ausschau halten und jederzeit reaktionsbereit sind. Sie kümmern sich automatisch um Ausfälle, die sich andernfalls durch das System ausbreiten und verstärken würden.

In Ashland, USA, reagieren die Stadtwerke auf Nachfragespitzen und vermeiden eine Überlastung der Strominfrastruktur, indem sie über das Leitungssystem Signale in die Haushalte schicken. Energieintensive Geräte wie Wasserboiler und Schwimmbadpumpen werden automatisch heruntergedreht, damit sie weniger Strom verbrauchen. Die Verbraucher können online den Stromsparmodus wieder abschalten.

Im Gegensatz zu intelligenten Netzen können weniger fortschrittliche Systeme die Verteilung von Energie aus erneuerbaren Quellen wie der Solarstromanlage oder einem kleinen Windpark nicht leisten. Je intelligenter unsere Netze werden, desto größer ist die Bandbreite der Energieerzeuger, die sie integrieren können.

Intelligente Geräte

Vielleicht haben Sie schon eine ganze Reihe »intelligenter« Geräte zu Hause – solche, die automatisch abschalten oder in den Stand-by- Modus gehen, um Energie zu sparen. Diese Geräte nutzen eingebaute Mechanismen, die, egal an welcher Energiequelle sie hängen, immer gleich reagieren.

Doch eine neue Generation wahrhaft intelligenter Geräte ist bereits im Kommen. Sie wirken mit dem intelligenten Stromnetz zusammen und schonen damit sowohl den Geldbeutel ihres Besitzers als auch das Netz.

So hat das Projekt »GridWise« (dt. Das kluge Netz, www.gridwise.org) bereits Geräte entwickelt, die einen Stromabfall im Netz registrieren und sich gerade so weit herunterregeln, dass der Strombedarf sinkt. Für die Verbraucher, die die Geräte zu Hause benutzen, ist dieser Mechanismus praktisch nicht wahrnehmbar, doch er schont das Stromnetz und verhindert Überlastungen.

Das Projekt präsentiert heute schon das System der Zukunft: ein Verbundsystem aus Geräten, Stromnetzen und Energieversorgern, die sich ständig gegenseitig beobachten und dafür sorgen, dass die Stromversorgung zuverlässig und sicher ist. In einem einjährigen Versuch zur intelligenten Stromverteilung verknüpfte GridWise mehrere Hundert Eigenheime in den Städten Yakima im Bundesstaat Washington und Gresham im Bundesstaat Oregon miteinander zu einem intelligenten Stromnetz mit einer Echtzeitüberwachung von Verbrauch und Preisen, einer internetbasierten Verbrauchskontrolle sowie intelligenten Geräten.

Die GridWise-Haushalte können sich per Software und über Websites über ihren Energieverbrauch informieren. In dieser Transparenz liegt der Schlüssel zum Erfolg des Projekts. Das Netz selbst trägt erheblich zur Energieeinsparung bei, doch auch die Verbraucher müssen ihre Konsumgewohnheiten ändern. Verbraucher nehmen langfristige Veränderungen am ehesten vor, wenn sie die direkte Reaktion auf ihre Entscheidungen sehen können – eine Verbrauchsabrechnung am Monatsende reicht da einfach nicht aus. Die Forscher sind zuversichtlich, dass das GridWise-Projekt durch seinen zunehmenden Erfolg im regionalen Stromnetz zum Standard wird.