Smart Grid und Strommarktdesign

Das Buch enthält eine ganzheitliche Betrachtung der Grundlagen von Smart Grids. Das Smart Grid ist eine Symbiose aus klassischen Stromnetzen und erzeugungsorientierter Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen auf allen Spannungsebenen. Daraus resultierende neue Marktrollen (z.B. Prosumer) und neue Netzbetriebsmethoden (z.B. Redispatch) führen zu technischen Veränderungen sowohl im Soft- als auch im Hardwarebereich bei der Ausrüstung elektrischer Netze, die unter dem Begriff Smart Grid zusammengefasst werden. Im Vordergrund steht dabei die wirtschaftliche und zuverlässige Integration erneuerbarer Energiequellen, die durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien, KI-gestütztem Energiemanagement und modernen Überwachungs- und Steuerungssystemen ermöglicht wird. Impulsgeber für die kontinuierliche Weiterentwicklung des technischen Standards im Smart Grid ist dabei das regulierte Strommarktdesign, das durch die Festlegung geeigneter Tarife und rechtlicher Rahmenbedingungen die notwendigen, wirtschaftlich und technisch sinnvollen Innovationsimpulse setzt. Der Strommarkt ist damit der Garant für die weitere Effizienzentwicklung im Smart Grid.

Zielgruppe des Buches sind Studierende im Grundstudium der Elektrotechnik, Energietechnik und anderer technischer Fachrichtungen wie Logistik oder Informatik, in denen die Grundlagen des Smart Grid eine wichtige Rolle spielen. Das Buch ist aber auch ein Wissenskompendium für Praktiker, die ihr Wissen systematisieren wollen, und für alle Interessierten, die sich mit dem Thema Smart Grid vertraut machen wollen. Nach der Darstellung der Grundzüge des Netzausbaus auf allen Spannungsebenen werden die Bedingungen für die Dimensionierung von Betriebsmitteln im Smart Grid im Normal- und im Störungsfall dargestellt. Das Zusammenspiel der Akteure Erzeuger-Verbraucher-Prosumer wird näher erläutert und die dafür notwendige Ausstattung des Smart Grids unter besonderer Berücksichtigung der Kommunikationsschnittstellen dargestellt. Des Weiteren werden die Grundlagen des Energiemarktes vorgestellt, wobei elektrische Energie als Produkt im Online-Handel betrachtet wird. Das Merit-Order-Prinzip wird erläutert und die Bedeutung von Erzeugungsprognosen, die sich aus der regenerativen Erzeugung ergeben, diskutiert. Die aus Prognosefehlern resultierenden Korrekturen im Netzbetrieb (sog. Redispatch) und deren Kosten werden betrachtet.

Die Systematik der Bilanzierung von Strom, die durch den Smart-Meter-Rollout begleitet wird, die Rolle der Marktakteure und die Regeln der Marktkommunikation spielen dabei eine entscheidende Rolle. Dies wird anhand von Beispielen detailliert dargestellt. Dabei wird auch die zukünftig wachsende Rolle der elektrischen Energie nicht aus den Augen verloren, die dann zum Hauptenergieträger im Gesamtenergiesystem der Zukunft (GES) wird und zusammen mit grünem Wasserstoff eine noch effizientere Energienutzung durch Sektorenkopplung nach 2050 ermöglichen soll.