Das intelligente Stromnetz - Risiken und Nebenwirkungen

Smart Grid hilft Strom sparen und integriert erneuerbare Energiequellen. Ab 1. Januar 2010 hat jeder Haushalt in Deutschland einen Anspruch auf monatliches Ablesen der Stromzähler – ein erster Schritt zum intelligenten Stromnetz, dem Smart Grid. Es soll Sparen ermöglichen, weil beispielsweise Haushaltsgeräte dann betrieben werden können, wenn Strom günstig ist. Doch das Smart Grid birgt auch Gefahren.

14. Dezember 2009 um 17:06 Uhr / Joachim Jakobs

Ernst Ulrich von Weizsäcker, Träger des Deutschen Umweltpreises 2008, gilt international als Verfechter ehrgeiziger Umweltziele: "Bis 2020 wird man nicht mehr als circa 10 Prozent (der Primärenergie) ohne Wohlstandsverlust einsparen können, bis 2050 sowas wie 60 Prozent. Und was dann an Bedarf verbleibt, kann 2050 mit erneuerbaren Energien gedeckt werden", so formuliert der Wissenschaftler gegenüber Golem.de seine Erwartungen an die Weltöffentlichkeit. Allein mit energiesparenden LED-Leuchten wird das nicht funktionieren. Das wesentliche Potenzial steckt in der intelligenten Steuerung von Energieangebot und -nachfrage. Bei der Tagung "Nachhaltiges Energieinformationsnetz" der Alcatel Lucent Stiftung, die vergangenen Mittwoch in Stuttgart stattfand, erläuterten Experten die Konsequenzen, die das intelligente Stromnetz mit sich bringt.

Monatliche Stromabrechnung

Für den Verbraucher geht es gleich am 1. Januar los: Ab 2010 hat er einen gesetzlichen Anspruch auf eine monatliche Stromabrechnung. Theoretisch muss der Stromversorger zwölf Mal im Jahr zum Ablesen kommen. Bei 39 Millionen Haushalten in Deutschland eine Aufgabe herkulischen Ausmaßes. Früher oder später werden die Versorger die bisherigen Stromzähler durch sogenannte Smartmeter austauschen. Bei Neubauten sind die ab Januar ohnehin vorgeschrieben. Damit kann der Verbraucher die Stromfresser im Haushalt gezielt aufspüren. Doch damit nicht genug: Stromanbieter müssen "spätestens bis zum 30. Dezember 2010 für Letztverbraucher von Elektrizität einen Tarif anbieten, der einen Anreiz zu Energieeinsparung oder Steuerung des Energieverbrauchs setzt", schreibt der Gesetzgeber der Branche vor. Nach Meinung von Beobachtern gäbe es dann "auch in der Energiewirtschaft die Chance auf Wettbewerb." Nicht nur die Verbraucher, auch die Anbieter von Smartmetern und Abrechnungsdiensten wird es freuen.

Kommunizierende Knoten

Was daran ist nun intelligent? Zum Beispiel erinnert die Vorstellung ein wenig an Star Trek, dass das Licht automatisch ausgeht und die Heizung von allein runtergedreht wird, sobald die letzte Person den Raum verlassen hat, auch wenn es sich letztlich nur um eine clevere Verknüpfung von Sensoren und Aktoren handelt.

Diese Verknüpfung könnte beispielsweise der Energieeffizienz-Bus(EEBus) der Firma Kellendonk aus Köln herstellen, der kürzlich auf einer Konferenz des Bundeswirtschaftsministeriums in Berlin vorgestellt wurde. Dazu müssten nicht nur Toaster, Lampen und Waschmaschinen (Stromverbraucher), sondern eben auch die Photovoltaik-Anlage (Stromgewinnung) auf dem Dach und die Autobatterie (Stromspeicher) an den EEBus geklemmt werden. "Bis zu 60.000 Knoten" will der Hersteller auf diese Weise miteinander kommunizieren lassen. Technisch können die Geräte auf unterschiedlichen Wegen miteinander verknüpft werden. Der EEBus kommuniziert wahlweise per Stromkabel (Powerline) oder Funk. Im Hause Miele hat sich ebenfalls das Stromkabel als Transportmedium durchgesetzt. Ethernet scheint wegen zu hoher Kosten zur Verkabelung ungeeignet.

Auch aus Datenschutzgründen scheint es sinnvoll, nur den Stromsaldo vom EEBus zum Smartmeter und von da aus an den Stromversorger zu melden: Bekäme der Stromversorger nämlich permanent den Verbrauch des einzelnen Elektrogeräts übermittelt, bestünde die Gefahr, dass er Rückschlüsse auf die Lebens- und Verbrauchsgewohnheiten ziehen könnte.

Waschmaschine mit billigen Kilowattstunden betreiben

Die Kommunikation soll aber auch in umgekehrter Richtung funktionieren: So will der Versorger EnBW seinen Kunden künftig 24 Stunden im Voraus mitteilen, wie viel die Kilowattstunde im Verlauf des kommenden Tages kosten wird. Darauf hin soll der Kunde seine Waschmaschine zum günstigsten Preis laufen lassen. Sogar Gefrierschränke könnten ähnlich betrieben werden, wenn sie in der Lage wären, Kälte regelmäßig nachts zu speichern, um sie tagsüber wieder abzugeben. Von derartigen Entwicklungen ist dem Geschäftsführer Hausgeräte beim Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI), Werner Scholz, allerdings nichts bekannt. Seiner Meinung nach würde es allein "drei, vier, fünf Jahre dauern", bis sich die Geräte im Smartgrid steuern ließen.

Kommunikation tut aber nicht nur bei den Verbrauchern, sondern auch bei den Energieversorgern not: Für ein ausgeglichenes Netz müssen die Versorger permanent wissen, wie viel Energie von den Erzeugern – Solarkraftwerken, Windrädern und privaten Photovoltaik-Anlagen – angeboten wird. Bei Unterversorgung muss aus konventionellen Kraftwerken nachgefeuert werden, sollte es ein Überangebot geben, müssen entsprechende Speicher ­etwa in Form von Autobatterien parkender Fahrzeuge ­bereitstehen. An allen Ecken und Enden des künftigen Energieinformationsnetzes wird gemessen, gerechnet und geregelt. "Aus zeitlichen und ökonomischen Gründen" erscheint Paul J. Kühn, früher Leiter des Instituts für Kommunikationsnetze und Rechnersysteme (IKR) der Universität Stuttgart, der Aufbau eines gänzlich neuen Systems "nicht sinnvoll". Er empfiehlt stattdessen, "auf bestehende Kommunikationstechniken und -infrastrukturen aufzubauen und die gegebenen Randbedingungen hinsichtlich Heterogenität der Netztechnologien und -architekturen einzubeziehen."

Problem Datenschutz

Alexander Roßnagel, Professor für Umweltrecht an der Universität Kassel, formulierte die juristischen Forderungen dieses Netzes: Stromzähler und andere Geräte müssten den tatsächlichen Verbrauch nicht nur präzise messen, sondern auch manipulationssicher vor Angriffen des Verbrauchers, des Versorgers sowie von Dritten sein. Niemand außer dem Stromkunden selbst dürfe wissen, über welche Geräte er verfügt, geschweige denn den Stromverbrauch dieser Geräte im Detail kennen.

Claudia Eckert, Leiterin des Fraunhofer Instituts für Sichere Informationstechnologie (SIT) und Inhaberin des Lehrstuhls für IT Sicherheit der Technischen Universität München, ist sich der Risiken bewusst, denen dieses Netz ausgesetzt sein wird, und verweist auf die Eindringlinge in das US-Stromnetz. "Beliebige Horrorszenarien sind denkbar – aber es gibt auch Hoffnung", ist sich Eckert sicher. "Für jede Angriffsmöglichkeit gibt es eine Abwehrmaßnahme. Wir müssen nur die vorhandenen Techniken adäquat anwenden."

Das Leuchtturmprojekt E-Energy wird von der Bundesregierung zwischen 2008 und 2012 mit 60 Millionen Euro unterstützt und soll,­ so die Eigenwerbung der Projektverantwortlichen, "das Smart Grid für Deutschland, das Internet der Energien mittels vieler Feldversuche beispielhaft und prototypisch erproben". Neben dem Staat bringen die in den sechs Modellregionen beteiligten Unternehmen weitere 80 Millionen Euro auf. Die Projekte stehen miteinander im Wettbewerb -­ alle Beteiligten wollten gern die eigene Entwicklung zum nationalen Standard deklariert sehen.

Das Wirtschaftsministerium hat das Beratungsunternehmen Baum Consult mit der Federführung der Begleitforschung beauftragt. Baum wird dabei von einem Konsortium aus den Technischen Universitäten in Darmstadt und München, dem Beratungsunternehmen Incowia sowie der Kommunikationsagentur LoeschHundLiepold unterstützt. [von Joachim Jakobs]