Blockchain und Energieversorger Innovative Blockchain-Lösungen für Smart Grid

Autor / Redakteur: Dipl. Betriebswirt Otto Geißler / Peter Schmitz

Für die Nutzung erneuerbarer, dezentraler und vernetzter Energieressourcen brauchen wir effiziente und sichere Netzwerk-Lösungen. Dazu gehören die Technologien Smart Grid und Blockchain. Smart Grid optimiert Energieverteilung und -verbrauch durch eine Reihe von intelligenten Geräten, Zähler und erneuerbaren Energiequellen.

Die Blockchain ermöglicht in Smart Grids ein dezentral gesteuertes Transaktions- und Energieliefersystem auf Basis von Smart Contracts.
Die Blockchain ermöglicht in Smart Grids ein dezentral gesteuertes Transaktions- und Energieliefersystem auf Basis von Smart Contracts.
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Die meisten der weltweit existierenden Stromversorgungssysteme werden bald an ihre Grenzen stoßen. Denn diese traditionellen Stromnetze sind weder darauf ausgelegt, dem raschen Klimawandel und der Forderung nach hoher Energieeffizienz gerecht zu werden, noch verwenden sie die neuesten Technologien.

Probleme mit dem vorhandenen Netz

Strom wird dagegen nach wie vor in den Netzen mit zentralen Kraftwerken erzeugt und über Übertragungsleitungen auf verschiedene Regionen verteilt. Die Spannung wird von den Kraftwerken zur Übertragung über die jeweiligen Übertragungsstationen erhöht, für die Verteilung von Versorgungsunternehmen in den Umspannwerken heruntergefahren, erneut in Transformatoren weiter herabgesetzt, um Verbrauchern einen Niederspannungsdienst zu bieten.

Trotz einer hohen Zuverlässigkeit entstehen dennoch einige Probleme, insbesondere im Hinblick der Ineffizienz bei der Verwaltung der Spitzenlasten, den langen Wegen, Puffern für Überangebote sowie den Kosten für Stromausfall und Unterbrechung. Dies führt zu einem geringeren Wirkungsgrad, höheren Emissionen und höheren Kosten.

Lösungsansätze mit Smart Grid

Smart Grid soll als elektrisches Netz die Aktionen aller angeschlossenen Nutzer wie beispielsweise Erzeuger, Verbraucher und Speicher intelligent koordinieren und gleichzeitig die Effizienz in der nachhaltigen, ökologischen, wirtschaftlichen und zuverlässigen Stromversorgung gewährleisten. Das heißt konkret: Umweltauswirkungen des Stromnetzes verringern, Energie sparen und die Effizienz sowie die Nutzung erneuerbarer Energien steigern.

Smart Grid ist jedoch keine einzelne Technologie, sondern eine Kombination mehrerer ausgewählter Innovationen und Technologien. Durch den rationellen Einsatz dieser Technologien können mehrere potenzielle wirtschaftliche und ökologische Vorteile erzielt werden:

  • Verbesserung der Zuverlässigkeit
  • Höhere Auslastung
  • Bessere Integration von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien
  • Reduzierte Betriebskosten für Versorgungsunternehmen
  • Erhöhte Effizienz
  • Geringere Treibhausgase (THG) und andere Emissionen

Schlüsseltechnologien mit Smart Grid

Zu den Schlüsseltechnologien und -anwendungen von Smart Grid gehören unter anderem Smart Meter, Meter Reading System, Phasor Measurement Units sowie die Blockchain. Mit einem intelligenten Messsystem eines Smart Meters kann nicht nur Strom digital gezählt, sondern auch Signale gesendet und empfangen werden. Auf diese Weise lässt sich die Stromproduktion dezentraler Anlagen als auch der Verbrauch von Stromabnehmern kontinuierlich und detailliert überwachen. Wobei private Verbraucher natürlich auch Erzeuger sein können, indem sie beispielsweise überschüssig produzierte lokale Solarenergie in das Netzwerk einspeisen.

Hinzu kommt, dass ein Stromkäufer mit erhöhtem Bedarf automatisch und direkt per Blockchain bei einem Produzenten Strom erwerben kann. Stammt der Produzent aus der gleichen Region des Käufers, so fielen auch noch Umwege über Aggregatoren bzw. Börsen weg. Auf diese Weise sorgen die Smart Contracts einer Blockchain für niedrigere Stromkosten und vor allem für eine sich selbst organisierende Stromlandschaft aus dezentralen Anlagen und Stromanbietern.

Für die Überwachung der Stromqualität werden von den sogenannten Phasor Measurement Units (PMUs) elektrische Wellen gemessen. Damit ist ein Smart Grid in der Lage, Spannungen und Ströme von weit verteilten Orten in einem Stromnetz bereitzustellen.

Mehr Transparenz und Effizienz

Dies zeigt, dass mit Smart-Grid-Technologien eine Anpassung an die Dynamik erneuerbarer Energien und der dezentralen Erzeugung deutlich schneller und besser gelingt. Zudem können Versorger und Verbraucher leichter auf diese neuen Ressourcen zugreifen und von den Vorteilen profitieren. Wogegen das herkömmliche Netz entwickelt wurde, um Strom von zentralen Versorgungsquellen auf feste, vorhersehbare Lasten zu verlagern. Dies macht es für das Netz sehr schwer, Eingaben von vielen verteilten Energieressourcen im Netz zu verwalten.

Und da Ressourcen wie Solar- und Windkraft in der Regel sehr unterschiedlich auslastbar sind, benötigt das Netz eine umfassende Überwachung und Steuerung sowie eine Integration in die Automatisierung von Umspannwerken, um fluktuierende Energieflüsse auszugleichen und Standby-Kapazitäten zur Ergänzung der intermittierenden Erzeugung zu gewährleisten. Smart-Grid-Funktionen erleichtern das Management bidirektionaler Stromflüsse sowie die Überwachung, Steuerung und Unterstützung dieser verteilten Ressourcen.

Insbesondere bei der Abstimmung unterschiedlicher Auslastungen kann die Blockchain für die erforderliche Transparenz sorgen. Indem alle Transaktionen auf allen Knotenpunkten gleichzeitig hinterlegt sind, wird schnell erkannt, wo und wann Energie von einer Anlage benötigt wird. So könnten Anbieter beispielsweise automatisiert interagieren bzw. Bedarfsanfragen zur Verteilnetz-Stabilisierung stellen.

Fazit

Innovative Technologien wie Smart Grid und die Blockchain realisieren eine deutlich verbesserte Performance für die Energienetze, indem sie auf Basis der gesammelten Verbrauchsdaten das Energieangebot an die aktuelle Nachfrage schneller anpassen können. Diese Technologien zielen insbesondere auch auf die Bekämpfung der steigenden Energienachfrage mit weniger schädlichen Effekten auf die Umwelt. Zu diesem Zweck kommen Smart-Grid-Technologien zum Einsatz, die eine Zwei-Wege-Kommunikation zwischen Verbraucher und Versorger ermöglichen.

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