Der Begriff steht für sogenannte intelligente Netze, derzeit (2010) vor allem im Zusammenhang mit Stromnetzen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen Stromerzeugern, Stromverbrauchern und Netzerk-Infrastruktur eine Kommunikation stattfindet. Die dabei ausgetauschten Informationen dienen zur Regelung des Netzes, um Stromerzeuger und das Netzwerk selbst optimal auszulasten.
Bedeutung von Verbundnetzen und deren Regelung
Strom kann mit der heute verfügbaren Technik nur in kleinen Mengen gespeichert werden. Die großen Stromnetze, etwa das deutsche Verbundnetz mit durchschnittlich ca. 65 Gigawatt Transportleistung, müssen daher stets über Kraftwerks-Kapazitäten nachgeregelt werden. Einzig Pumpspeicherwerke dienen dazu, geringe Energiemengen vorzuhalten. Ihre Vorteil besteht aber darin, dass sie schnell hohe Leistungen bereitstellen können, um sogenannte Spitzenlasten abzudecken. Gasturbinen-Kraftwerke können in der Mittellast zugeschaltet werden, während die großen, schwerfälligen Kraftwerke zur Abdeckung der (permanent benötigten) Grundlastversorgung dienen. Grundlastgeeignete Kraftwerke sind Kohlekraftwerke, Kernkraftwerke und GUD-Kraftwerke. Schon seit Jahrzehnten können die großen Verbundnetze als „Smart“ bezeichnet werden.
Besonders der Einsatz erneuerbarer Energien in Wind- und Photovoltaik-Kraftwerken hat eine zusätzliche Variabilität auf der Stromerzeugungsseite geschaffen und damit den Aufwand, die Stromnetze zu regeln, deutlich erhöht. Wettervorhersagen und Studien zum Verbraucherverhalten helfen dabei, den Kraftwerkspark möglichst effizient einzusetzen. Diese Effizienz kanndurch intelligente Stromzähler weiter verbessert werden.
Smart Grid bis zum Haushalt und zum Stromverbraucher
Der nächste Umbruch soll in dem nächsten Jahrzehnt (2010-2020) in mehreren Schritten realisiert werden:
- Schritt 1: Versorgung der Haushalte mit intelligenten Stromzählern. Diese elektronischen Zähler erlauben eine Protokollierung der Messwerte, z.B. in Tageswerten oder den Zugriff auf aktuelle Verbrauchswerte in der Angabe Watt oder Kilowatt.
Dieser Schritt ermöglicht den Endverbrauchern eine bequemere Kontrolle über ihren Stromverbrauch. Durch gezieltes Einschalten von Geräten kann deren Leistungsaufnahme bequem überprüft werden, Verhaltensänderungen zum Stromsparen können direkt kontrolliert werden. - Schritt 2: Weitergabe der Informationen an die Energieversorger oder Netzbetreiber. Die individuellen Verbrauchsstrukturen erlauben ein genaueres Nachfahren der Erzeugungskapazitäten nach dem Bedarf.
In diesem Schritt wird den Energieanbietern eine Optimierung der Erzeugungs- und Transporteffizienz eröffnet. - Schritt 3: Die Energieversorger oder Netzbetreiber können Informationen an einzelne Geräte in den Haushalten senden, um sie einzuschalten. Dies betrifft solche Geräte, deren Betrieb nicht unbedingt durch die Bewohner der Haushalte zu einem gezielten Zeitpunkt gewünscht wird. Darunter fallen zum Beispiel Waschmaschinen, Spülmaschinen oder ggf. Tiefkühlschränke.
Dieser Schritt dient weiter zur Effizienzverbesserung für Stromanbieter und Netzbetreiber. Im Gegenzug soll den Endverbrauchern ein günstigerer Tarif für den in diesem Zusammenhang bezogenen Strom gewährt werden.
Durch den Einsatz intelligenter Zähler kann die Auslastung des Stromnetzes weiter verbessert werden, ohne dass die Stromerzeuger und Netzbetreiber größere Investitionen tätigen müssen.
Aufwand, Standardisierung und Datenschutz
Der Aufwand für die Gestaltung eines nationalen Smart Grids ist gewaltig, wenn es umfänglich eingesetzt werden soll. 40 Millionen Haushalte bedeuten 40 Millionen intelligente Stromzähler (je 150 EUR mit Montage = 6 Mrd. Euro) und ca. 100 Millionen Umrüstungen für Endgeräte a 50 Euro (5 Mrd Euro) (Preise ca.-Angaben, Stand: 2010).
Derzeit sind zahlreiche Verfahren in der Erprobung, wobei auch das Verfahren der Datenübermittlung noch gekärt werden muss.
Zeitaufgelöste Leistungsmessungen eines Haushalts müssen als personenbezogene Daten eingestuft werden. Die Messungen lassen sehr genaue Rückschlüsse auf die Tätigkeiten von Personen in einem Haushalt zu. Das Duschen mit dem elektrischen Durchlauferhitzer, das Kochen oder die Schlafzeiten lassen sich detailiert protokollieren. Eine Auswertung dieser Daten durch nicht authorisierte Personen oder Einrichtungen muss ausgeschlossen werden.