SIEMENS

Wenn die Broker hektisch werden, wird die Kilowattstunde vergoldet, heißt ein Sprichwort an der Leipziger Strombörse. Dann muss schleunigst irgendwo Strom erzeugt werden, um das Verbundsystem zu stabilisieren – etwa mit Hilfe von Pumpspeicherkraftwerken oder schnellstartenden Gasturbinen. Schuld daran sind oft Zufälle. Zu viele Verbraucher haben zum gleichen Zeitpunkt ihre Hausgeräte angeschaltet, oder wichtige Stromerzeuger oder Leitungen sind ausgefallen. Dann müssen Energieversorger oft den zehn- oder zwanzigfachen Strompreis bezahlen. Summen, die sie sich von den Verbrauchern zurückholen. Umgekehrt rauschen an der Strombörse die Preise in den Keller, wenn zu viel Strom vorhanden ist, weil etwa zu viel Wind weht. Dann gibt es die Kilowattstunde gratis oder sogar mit einem pekuniären Dankeschön. Negative Strompreise nennt man das. Allein im ersten Quartal des Jahres 2012 passierte das in Deutschland fünf Mal.

Der Hintergrund ist ein technischer. Strom muss exakt so viel produziert werden, wie nachgefragt wird, damit die Netze stabil bleiben. Doch muss dies immer über eine Regelung der Erzeugungsleistung passieren? Seit 2011 beweist die Münchner Paulaner Brauerei, dass es auch anders geht. Über den Dienstleister „Entelios AG“, einen sogenannten Demand-Response-Anbieter, „redet“ die Firma mit ihrem Energieerzeuger.

Wenn es in dessen Netz zu Engpässen kommt, kann die Brauerei einen ihrer größten Verbraucher, die Kühlaggregate, für kurze Zeit vom Netz nehmen. Denn wenn etwa gerade Weißbier gebraut wird, spielt es keine Rolle, ob die Aggregate eine Zeitlang nicht laufen. Paulaner verdient auf diese Weise doppelt, zum einen durch die eingesparten Energiekosten und zum anderen durch einen Teil des Entgelts, das Entelios für den Service der Verbrauchssteuerung vom Energieversorger erhält. In den USA sind solche Verfahren schon seit längerem üblich, und Siemens testet dort sogar eine Automatisierung der Verbrauchssteuerung, an der dann beispielsweise Tausende von Gebäuden teilnehmen können. In Summe wird dadurch das Netz spürbar entlastet.

Solche Projekte wie das bei Paulaner könnten auch in Europa künftig eine wichtige Rolle spielen, um den Umbau der Energieversorgung hin zu einem höheren Anteil erneuerbarer Energien zum Erfolg zu machen. Zusammen mit einer Kraftwerkssteuerung, die aktuelle Erzeugungs- und Bedarfsprognosen berücksichtigt, könnte die Steuerung des Verbrauchs helfen, den Netzbetrieb stabil und wirtschaftlich zugleich zu halten. Dies firmiert unter dem Oberbegriff „DSI“: Demand Side Integration.

Dass große Industrieverbraucher ihre Anlagen nach Absprache mit den Energieerzeugern ein- und ausschalten, ist mitunter schon gängige Praxis. Doch in Zukunft könnte auch der Energieverbrauch von Gewerbebetrieben und privaten Haushalten ähnlich funktionieren. Intelligente Stromzähler, die Smart Meter, sollen diese Aufgabe dann quasi automatisch übernehmen. Die EU hat klare Vorgaben gemacht und drückt aufs Tempo. Bis 2020 soll die Mehrheit der Haushalte über neue Stromzähler verfügen. Gegenüber ihren herkömmlichen elektromechanischen Vorgängern bieten sie viele Vorteile und Zusatzfunktionen, etwa eine Datenschnittstelle zum Versorger. Diese erspart das lästige Ablesen vor Ort, da sich die Zählerdaten nun aus der Ferne auslesen lassen. Zudem ermöglicht sie eine Kommunikation auch in Richtung Verbraucher. So kann der Anbieter dem Kunden signalisieren, wann Strom günstig ist, und wann nicht. Diese „Mehrtariffunktionalität“ könnte dann zur Basis neuer Geschäftsmodelle werden. Beispielsweise könnten intelligente Stromzähler anhand der vom Nutzer eingegebenen Präferenzen selbst entscheiden, wie auf Tarifänderungen zu reagieren ist – etwa indem Hausgeräte abgeschaltet werden oder später starten, wenn im Augenblick die Strompreise zu hoch sind. Beispielsweise über Regeln wie diese: „Bitte die Waschmaschine nachts starten, wenn der Strom billig ist – falls das nicht der Fall sein sollte, bitte bis zum nächsten Abend auf jeden Fall starten.“

Auch Gebäudeautomatisierungssysteme spielen bei der gezielten Verbrauchssteuerung eine wichtige Rolle. So rechnet die von der Energietechnischen Gesellschaft im Verband der Elektrotechnik (VDE) erstellte Studie „Demand Side Integration“ mit einem steuerbaren Energievolumen von etwa 8,5 Gigawatt (GW) pro Tag in Deutschland, bei minimalen Komforteinbußen für den Nutzer. Davon entfällt rund die Hälfte auf die Bereiche Haushalte sowie Gewerbe, Handel und Dienstleistungen. Rein theoretisch stünden sogar 25 GW zur Verfügung, wenn man alle denkbaren Lasten addiert.

Stromfresser entlarven. Ohne praktische Erfahrung bleiben allerdings alle Szenarien graue Theorie. Siemens Österreich beteiligt sich daher seit Ende 2009 an der Smart Grid Modellregion Salzburg, wo der örtliche Energieversorger Salzburg AG bereits rund 1000 Smart Meter von Siemens verbaut hat. Doch wie nehmen die Menschen die neuen Möglichkeiten an? Eine Gruppe Wissenschaftler der TU Wien und des AIT (Austrian Institute of Technology) beobachtet mit Einwilligung der Teilnehmer ihr Verhalten und die Auswirkungen des Demand Managements.

Über ein vom Software-Spezialisten Green Pocket entwickeltes Webportal verfolgen die Projektteilnehmer mittels Smartphone oder Tablet-PC ihren aktuellen Verbrauch und können so Stromfresser entlarven. Die Software warnt, wenn die Stromrechnung einen festgesetzten Betrag überschreitet – und die Forscher beobachten, ob sich das Verhalten der Menschen durch dieses Feedback ändert. Fest geplant ist auch der Übergang zum Smart Grid mit den erwähnten Verbrauchsregeln. Schalten und Walten tut dann das Smart Meter. „Die Nutzer sollen von all diesen Vorgängen nichts mitbekommen, insbesondere sollte der Komfort nicht leiden“, sagt Wolfgang Schneider, Leiter der Siemens Niederlassung Salzburg.

„Dabei sorgt die von Siemens entwickelte Kommunikationsmethode zwischen Smart Meter und Energieversorger, die Datenpakete huckepack über das Stromnetz schickt, für einen robusten und störunanfälligen Datenaustausch“, ergänzt Wolfgang Bauer von Siemens Österreich. „Sie bietet auch genug Spielraum für die Integration in künftige Smart-Grid-Funktionen und existierende Netzautomatisierungs- und Energiemanagement-Infrastrukturen.“ Während in einem Projekt der Modellregion in zehn Gebäuden elektrische Lasten verschoben werden, versehen die Forscher in einem anderen Projekt die kleine Siedlung Köstendorf vor den Toren der Mozartstadt mit einer kritischen Menge von Photovoltaik und Elektroautos, um die Zukunftstechnologien testen zu können.

Eine erste Erkenntnis: Die Steuerung des privaten Verbrauchs, etwa mit der in der Nacht startenden Waschmaschine, fällt kaum ins Gewicht und ist eher von psychologischer Bedeutung. „Mehr als drei Prozent des Verbrauchs kann man damit nicht beeinflussen“, sagt Schneider. Von anderem Kaliber sind da schon die Gebäude selbst. Bis zu 85 Prozent der energetischen Lasten in einem Gebäude sind verschiebbar, wenn die Beheizung oder Klimatisierung mit Strom erfolgt. „Ein durchschnittlich isoliertes Gebäude kühlt – bei einer Außentemperatur von zehn Grad Celsius – unbeheizt in rund 40 Stunden nur um zwei Grad ab. Das liegt bei den meisten Menschen unterhalb der Wahrnehmungsschwelle“, erklärt Schneider diese thermische Trägheit.

Zudem entstehen in der Rosa-Hofmann-Straße in Salzburg gerade die Neubauten des Projektes „Rosa Zukunft“ – gespickt mit zahlreichen Messsensoren. Ein 18 Meter hoher Warmwasser-Pufferspeicher verbessert hier die thermische Trägheit des Gebäudes und wird zum Ausgleich von Energieverbrauchsspitzen genutzt. Erste ausführliche wissenschaftliche Ergebnisse des Gesamtprojekts sollen im Frühjahr 2013 vorliegen.

Alles, was in Salzburg gerade Realität wird, könnte binnen eines Jahrzehnts überall zum Alltag gehören. Doch dazu bedarf es klarer Richtlinien und vor allem der Interoperabilität zwischen den Geräten. Denn ohne Standards wird es keinen Massenmarkt mit hohen Stückzahlen geben. Mit dem EU-Normungsmandat zu Smart Grids soll noch 2012 auf europäischer Ebene der Sprung vom intelligenten Zähler hin zu intelligenten Netzen gelingen. Dabei feilen die Normungsexperten sowohl an den Gerätenormen als auch an Anwendungsfällen – unter besonderer Berücksichtigung von Informationssicherheit und Datenschutz. Die von Siemens in Salzburg verwendete Technik ist ein wichtiger Teil der diskutierten Normen.

In Deutschland wird zudem viel über ein Smart-Meter-Gateway gesprochen: Darüber sollen künftig nicht nur Daten erfasst, sondern auch Geräte gesteuert werden können. In den USA ist man bereits weiter. Dort verwenden Siemens-Kunden ein dem Smart Meter nicht unähnliches Gerät namens „Smart Energy Box“, das selbständig auf Strompreisschwankungen reagiert. Auch hier sind die hinterlegten Regeln der Schlüssel zum Sparschwein. Diese Box soll in Zukunft unnötige Lastspitzen vermeiden helfen, ganz so wie die Kühlaggregate in der Paulaner Brauerei.