Die Zeiten, in denen Strom ausschließlich von Kraftwerken produziert wurde und beim Verbraucher aus der Steckdose kam, sind dank der Energiewende (gottseidank) vorbei. Mit der Verbreitung von Wärmepumpen, Photovoltaik-Anlagen etc. kommt es allerdings zu einer ungleichmäßigen Belastung der Stromnetze, auf die reagiert werden muss. Benötigt wird ein intelligentes, flexibles Versorgungsnetz, das den Schwankungen von Stromerzeugung und -nachfrage gerecht wird.

Im von der EU geförderten Projekt GreenCom wurde zu diesem Zweck untersucht, ob SmartGrid-Lösungen auf regionaler Ebene den sonst notwendigen Netzausbau vermeiden oder zumindest größtmöglich reduzieren können. Die Idee: Ein solches intelligentes Stromnetz erkennt Kapazitätsprobleme durch die Kontrolle und Vorhersage der Energiebedarfe und der Verfügbarkeiten der angeschlossenen Haushalte rechtzeitig. Auf Basis von Prognosen und Ist-Zuständen sind dann Gegenmaßnahmen auf regionaler Ebene möglich.

Unter der technischen Leitung des Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik (FIT) wurde dazu auf der dänischen Insel Fur in 42 Monaten eine wirklichkeitsnahe Testumgebung realisiert: Die Forscher installierten zusammen mit dem lokalen Stromnetzbetreiber in 29 Privathaushalten ein "Smart Energy Management System (SEMS). Dieses bietet die Möglichkeit, haushaltsbezogene Daten über Geräte, Sensoren, Aktuatoren und Smart Meters in nahezu Echtzeit zu sammeln, zu aggregieren und zu analysieren. Dabei wurden unter anderem Wärmepumpen, Photovoltaik-Anlagen, Batteriespeicher und auch die im Projekt vom Fraunhofer FIT realisierten Smart-Home-Installationen an das System angebunden.

Smart-City-taugliche Lösung

"Mit dem GreenCom-Smart Energy Management System haben wir eine Steuerungsplattform entwickelt, die das Energie-Management voranbringt. Vor allem eignet sie sich auch in definierten Gemeinschaften wie Smart Cities", so Dr. Markus Eisenhauer, Leiter des Forschungsbereichs User-Centered Computing am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik (FIT).

Die gesammelten Verbrauchsdaten über Gerätetypen und -orte ermöglichten dabei laut Fraunhofer FIT kurzfristige Vorhersagen von bis zu vier Stunden im Voraus. Damit ist der Energieaustausch planbar und durch die zeitversetzte Steuerung von Großverbrauchern in Haushalten können Lastspitzen vermieden werden.

Die gesammelten Prognose- und Verbrauchsdaten eignen sich aber nicht zur Analyse von bestehenden Geschäftsmodellen, sondern ermöglichen auch völlig neue. So könnte etwa ein neuer Marktteilnehmer als Aggregator Wärme als Service anbieten: Endkunden lassen zu, dass ihre Wärmepumpen ferngesteuert werden und bezahlen im Gegenzug weniger Heizkosten. Mindest- und Höchsttemperaturen sind dabei vertraglich festgelegt.

Aus Sicht der Forscher könnte dieses Modell zukünftig eingesetzt werden, um den Stromverbrauch von Haushalten zu regulieren. Da beispielsweise eine Wärmepumpe nicht dauerhaft in Betrieb sein muss und von außerhalb ohne negative Auswirkung für die Bewohner gesteuert werden kann, müsste der Bürger dazu lediglich der externen Steuerung zustimmen, ohne seine Nutzungsgewohnheiten zu ändern. Inwiefern diese Ideen umgesetzt werden, werde sich in den nächsten Jahren zeigen, so Fraunhofer.