Intelligenter Strom für Cuxhaven

Pilotprojekt eTelligence soll erneuerbare Energiequellen besser integrieren. Wie kann der Anteil erneuerbarer Energien besser in die Stromnetze integriert werden? Das Projekt eTelligence baut in Cuxhaven ein intelligentes System, um Schwankungen bei der Stromerzeugung mit erneuerbaren Quellen auszugleichen.

22. Dezember 2008 um 12:01 Uhr / Werner Pluta

Windkraftanlagen gehören zum Bild der Landschaft, vor allem an den Küsten. Doch die alternativen Energieerzeuger werden noch nicht so effizient eingesetzt, wie es möglich wäre. Das will das Projekt eTelligence ändern.

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Heute würden alternative Stromerzeuger nach dem Motto "Connect and Forget" (anschließen und vergessen) genutzt, erklärte eTelligence-Projektleiter Wolfram Krause im Gespräch mit Golem.de. Die Anlagen würden ans Netz angeschlossen und erzeugten Strom, wenn Wind wehe oder die Sonne scheine. Inzwischen gebe es jedoch so viele solche Stromerzeuger, dass eine intelligente Integration ins Netz nötig sei.

Etelligence will in der Modellregion Cuxhaven ein intelligentes Energiemanagementsystem aufbauen, das Netzbetreiber, Stromerzeuger und Verbraucher aktiv mit einbezieht. Damit solle, so Kruse, der Strombedarf flexibel und automatisiert dem bestehenden Angebot und der Wetterlage entsprechend geregelt werden.

Der regionale Marktplatz

Dreh- und Angelpunkt des Projektes ist ein regionaler Marktplatz, auf dem sich die Teilnehmer treffen. Dazu gehören die Stromerzeuger – die dezentralen alternativen Erzeuger, die Strom aus Biomasse, Wind und Sonnenlicht gewinnen, und die großen Versorger, die am europäischen Verbundnetz hängen. Zu den Teilnehmern auf dem Marktplatz gehören auch die Verbraucher, gewerbliche wie private. Auch sie können als Anbieter auftreten, zum Beispiel indem sie ihre Solaranlage auf dem Dach oder ihre Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen in das Netz integrieren. Die dritte Gruppe von Teilnehmern sind die Netzbetreiber.

Die Marktteilnehmer sollen Stromverbrauch und Stromerzeugung flexibler handhaben als bisher, um Wind- oder Lastspitzen auszugleichen. Windanlagen würden nämlich derzeit bei zu viel Wind heruntergefahren, um das Netz nicht zu überlasten, erklärt Krause. Dann könne es aber vorkommen, dass wenig später Gasturbinen gestartet werden müssen, weil dann Strom gebraucht werde. Über den Marktplatz sollen Lasten verteilt werden, um erneuerbare Energie effizienter zu nutzen. So könnten mehr Erzeuger solcher Energie in das Netz eingebunden werden.

Kalt und warm – zwei Beispiele

Die Kühlhäuser der Cuxhavener Fischbetriebe eignen sich zum Beispiel hervorragend als thermische Energiespeicher. Statt die Temperatur mit einem Fühler zu steuern, wird sie nach dem zur Verfügung stehenden Stromangebot geregelt: Sagt der Wetterbericht einen stürmischen Tag voraus, nimmt das Kühlhaus viel Strom zum Kühlen ab. In den kommenden Tagen, in denen weniger Wind herrscht, verbraucht es dafür weniger Strom – solange bis ein bestimmter Temperaturgrenzwert erreicht ist und wieder neu gekühlt werden muss.

"Es ist heute schon möglich, sehr genaue Prognosen zu treffen, wie gut die Windeinspeisung am Folgetag ist. Wenn es eine Flaute gibt, muss sie ausgeglichen werden. Das geht beispielsweise über das Kühlhaus" , erklärt Krause. Über solche Mechanismen wird selbst die schwankende Windenergie zu einer steuerbaren Größe.

Ein anderes Beispiel sind die zwei Cuxhavener Schwimmbäder. Diese verfügen über eigene Blockheizkraftwerke, die durch das Verbrennen von Erdgas Strom und Wärme erzeugen. Mit der Wärme werden die Bäder beheizt, der Strom wird ins Netz eingespeist. Die Steuerung der Anlagen erfolgt über die Temperaturregelung: Wenn das Wasser in den Becken eine bestimmte Temperatur unterschreitet, springt das Blockheizkraftwerk an. Das bedeutet, es erzeugt möglicherweise Strom, obwohl es gerade windig ist und die Windanlagen genug Strom liefern.

Setzt man die Temperaturgrenzen hingegen etwas toleranter, werde auch das Schwimmbad zum thermischen Kurzzeitspeicher, erzählt Krause. Das Blockheizkraftwerk würde dann nicht bei einer Windspitze oder um 10 Uhr anlaufen, weil das Badewasser dann eine bestimmte Temperatur unterschreitet, sondern erst um 12:15 Uhr, wenn in den Haushalten gekocht wird. Also dann, wenn der Strom besonders gebraucht wird – auch wenn der Bademeister sich dann vielleicht darüber ärgert, dass das Wasser ein Grad kälter ist als üblich.

Intelligente Infrastruktur

Dafür ist jedoch eine intelligente Infrastruktur notwendig. Dazu gehört zum einen der Aufbau eines Glasfasernetzes bis ins Haus, über das die Teilnehmer mit dem Marktplatz kommunizieren können, zum anderen eine intelligente Steuertechnik bei Erzeugeranlagen und Verbrauchern wie dem Kühlhaus. Sie soll automatisiert sein, also ein Steuersystem, dem der Betreiber nur Regeln vorgibt, wie zum Beispiel die Temperatur im Kühlhaus, die keinesfalls überschritten werden darf. Nach diesen Vorgaben agiert das Steuersystem autonom am Markt.

Das Kühlhaus kauft beispielsweise Windstrom, wenn er gerade zur Verfügung steht, zum Kühlen, und verkauft dafür ungenutzte Kontingente konventionell erzeugten Stroms an andere Marktteilnehmer. Sagt die Wettervorhersage für die Mittagszeit eine Flaute voraus, bekommt das Schwimmbad eine Anfrage, ob es zu der Zeit Strom einspeisen kann. Das dortige Steuersystem prüft die Wassertemperatur und entscheidet möglicherweise, dass es ausreicht, das Blockheizkraftwerk erst zur Mittagszeit zu starten.

Eine solche Lokalisierung von Stromverbrauch und Stromerzeugung entlaste das gesamte Stromnetz, betont Krause, denn so könne der Netzbetreiber Erzeugungsspitzen lokal verbrauchen und Überlasten abfangen.

Auch Privathaushalte können auf dem Energiemarktplatz als Erzeuger auftreten, etwa indem sie den Strom aus einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach oder der kleinen Kraft-Wärme-Kopplungsanlage im Keller einspeisen. Allerdings liegt hier nicht das Hauptaugenmerk. Denn statt Strom zu erzeugen, sollen die Privathaushalte vor allem Strom sparen. Etelligence will bei den Nutzern ein Bewusstsein dafür schaffen, wofür sie Strom verbrauchen. "Wir wollen den Verbrauch transparent machen. Heutzutage bekommen die Kunden einmal im Jahr eine Stromrechnung, die Auskunft darüber gibt, wie viele Kilowattstunden verbraucht wurden und wie viele Euro das kostet. Die Nutzer können daraus aber nicht erkennen, welche Geräte wie viel Strom verbrauchen" , erklärt Krause.

Stromverbrauch pro Gerät messen

Deshalb sollen 2.000 Haushalte in Cuxhaven mit einem elektronischen Zähler ausgestattet werden, der den Stromverbrauch in Sekundenintervallen misst. So können die Nutzer den aktuellen Stromverbrauch anschauen, ihn verstehen und Strom sparen.

Darüber hinaus wollen die eTelligence-Mitarbeiter aus den hochaufgelösten Lastkurven Verbrauchscharakteristika von Geräten extrahieren. Bei manchen Geräten sei das schon jetzt möglich, sagt Krause. Ein gleichbleibender Verbrauch nachts kommt zum Beispiel von Fernsehern und anderen Geräten im Stand-by. "Daraus kann man dann schnell errechnen, wie viel Geld das im Jahr kostet." Künftig sollen aber auch Warmwassergeräte, Durchlauferhitzer, Waschmaschinen oder elektrisches Licht an ihrem Verbrauchsmuster erkennbar sein.

Das Pilotprojekt wird in Cuxhaven gestartet, weil die Stadt an der Elbmündung bereits heute den Energiemix der Zukunft hat: Die Hälfte der Jahresenergieleistung wird mit Windkraft, Sonnenenergie und Biogas gedeckt. Daneben hat die Stadt einen repräsentativen Querschnitt von Haushalten sowie von großen und kleinen Gewerbe- und Industriebetrieben. Schließlich ist die Stadt ein beliebter Ferienort, der jährlich hunderttausende Touristen anzieht. Diese will eTelligence als Multiplikatoren nutzen, um intelligente Energielösungen auch über Cuxhaven hinaus bekanntzumachen.