SIEMENS

Pendler, die sich mit dem Auto ins Großstadtgewirr wagen, sind Teil eines großen Ganzen: Aus allen Richtungen wälzen sich Millionen Fahrzeuge Richtung City und suchen sich wie ein mächtiger Strom ihren Weg durch das dichte Verkehrsnetz. Den Fluss am Laufen hält dabei ein ausgeklügeltes Straßen- und Ampelsystem, das jedoch schnell an seine Grenzen gerät: etwa wenn mehr Pendler bei einem Streik der U‑Bahn-Bediensteten mit dem Auto kommen oder ein Unfall den Blechstrom anschwellen lässt. Irgendwann steht jede Stadtverwaltung vor der gleichen Frage: Neue Straßen bauen oder den Dauerstau riskieren.
Ähnlich verhält es sich mit unseren Stromnetzen. Wie auf kupfernen Schnellstraßen strömt die Elektrizität von den Kraftwerken zu den Verbraucherzentren. Auf seiner Reise passiert der Strom verschiedene "Verkehrsnetze", die durch Umspannwerke voneinander getrennt sind. Diese Anlagen funktionieren wie Ampeln oder Weichen und passen dabei die elektrische Spannung an, bevor sie den Strom ins nächste Netz weiterleiten: In den Wechselstrom-Leitungen mit der höchsten Spannung fließt er von den Kraftwerken über Hunderte von Kilometern bei 220 bis 380 kV in Umspannwerke, die die Spannung auf 110 kV reduzieren, bevor er in das so genannte Verteil- oder Hochspannungsnetz eingespeist wird. Dieses sorgt für die Grobverteilung der elektrischen Energie in Ballungszentren oder große Industriebetriebe. Dort wird die Spannung weiter gesenkt, je nach Region auf 6 bis 30 kV – das Mittelspannungsnetz. Dann folgt die Feinverteilung: Umspannstationen reduzieren die Spannung auf 230 und 400 V und schicken den Strom ins Niederspannungsnetz – bis zu den Steckdosen der Verbraucher.

Bedarf für Stromautobahnen. Bislang fließen die Elektronen in Europas Netzen noch vergleichsweise flüssig, auch wenn viele der Stromtrassen mittlerweile über 40 Jahre alt sind. Doch der große Stau ist vorprogrammiert, denn der Verkehr nimmt immer weiter zu. So hat die Europäische Union im Jahr 2006 laut der Internationalen Energieagentur etwa 3.600 TWh Elektrizität produziert. Bis 2030 sollen es 4.300 TWh sein. Dazu wird der Energiemix von Jahr zu Jahr umweltfreundlicher – in 20 Jahren soll weltweit 30 % des Stroms aus erneuerbaren Quellen stammen, heute sind es noch 17 %. Das stellt die Infrastruktur vor weitere Herausforderungen, denn der Ökostrom, den die immer zahlreicheren Windparks produzieren (siehe Artikel "Windernte auf der Sandbank"), bringt die Netze zunehmend ins Ungleichgewicht – drückt bei stürmischen Wetter plötzlich viel mehr Elektrizität in die Hochspannungsleitungen als gebraucht, droht bei Flaute eine Unterversorgung.
Neben dem schwankenden Windstrom werden die Netze in Zukunft auch immer mehr kleine, regionale Energieerzeuger einbinden müssen. Ein Balanceakt, glaubt Dr. Michael Weinhold, CTO des Siemens-Sektors Energy. "Künftig werden wir Energie zunehmend dezentral erzeugen – etwa über kleine Solaranlagen auf Hausdächern, Biomasse-Anlagen, Mini-Blockheizkraftwerke und vieles mehr. Dadurch wird sich der bisherige Leistungsfluss vom Übertragungs- zum Verteilungsnetz in vielen Regionen teilweise – bzw. zeitweise – umkehren." Darauf, so der Siemens-Experte, ist unsere Netzinfrastruktur heute noch nicht vorbereitet.
Wie man diesen Herausforderungen begegnen soll, sind sich Netzbetreiber und Politik einig: Neben einem massiven Ausbau der Stromautobahnen müssen die Netze vor allem ihr Wesen ändern. "Bislang sind sie nicht sehr klug", erklärt Weinhold. "Das gesamte System ist etwa nur wenig automatisiert." Besonders das Verteilnetz im Niederspannungsbereich ist für den Energieversorger oft ein Buch mit sieben Siegeln. Da es bisher zum Großteil aus kaum kommunikationsfähigen Komponenten besteht, bleiben viele wichtige Informationen im Dunkeln – etwa über den tatsächlichen Energiekonsum der Verbraucher oder über Zustand und Effizienz des Leitungssystems. So verschwinden in Europa nach einer Accenture-Studie bis zu zehn Prozent der Energie aus dem Netz, ohne dass die Versorger dies bemerken – entweder durch Ineffizienz oder Stromdiebe. In Großstädten mancher Entwicklungsländer lösen sich sogar über 50 % in Luft auf.
Selbst Stromausfälle bleiben den Versorgern oft verborgen – zumindest bis die erste Beschwerde eingeht. "Die Netze müssen daher wesentlich intelligenter werden", sagt Weinhold. Die Vision hat die EU bereits im Jahr 2005 in Worte gefasst: "Smart Grid" heißt die Lösung, die Energie-Fachleute anstreben – das intelligente, flexibel steuerbare Netz. "Beim Smart Grid gehen das Energiesystem und die Informations- und Kommunikationstechnik eine Symbiose ein", erklärt Weinhold. "Dadurch wird das Netz nicht nur transparent und somit beobachtbar, sondern auch kontrollier- und steuerbar."
Damit diese Vision Wirklichkeit wird, nehmen Regierungen und Firmen weltweit derzeit viel Geld in die Hand. So hat das US-Energieministerium etwa 4 Mrd. US‑$ für Smart-Grid-Förderprojekte in den USA vergeben. Und auch die deutschen Energieversorger planen, bis zum Jahr 2020 etwa 25 Mrd. € in Smart-Grid-Technologien zu investieren (siehe Artikel "Erneuerbare Energien und der Wachstumsmarkt der Smart Grids"). Wichtige Bausteine für das Energienetz der Zukunft sind schon heute vorhanden und in einigen Ländern bereits teilweise installiert. Wie die so genannten Smart Meter, intelligente elektronische Stromzähler (siehe Artikel "Schluss mit dem Blindflug").