Stromversorgungen

Was Sie schon immer über das Smart Grid wissen wollten

07.11.12 | Autor / Redakteur: Matthew Tyler * / Thomas Kuther

Smart Grid: Intelligente Anwendungen (Smart Applications) im vernetzten Heim
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Smart Grid: Intelligente Anwendungen (Smart Applications) im vernetzten Heim (Bild: ON Semiconductor)

Über das intelligente Stromnetz wird derzeit viel diskutiert. Was aber steckt konkret dahinter, welche Voraussetzungen müssen geschaffen werden und was ist heute bereits Stand der Technik?

Das Smart Grid sorgt seit Jahren für heftige Diskussionen sowie umfangreiche Entwicklungs- und Marketingaktivitäten weltweit. Da dessen Weiterentwicklung rasch voranschreitet, strebt fast jeder Technologieanbieter Lösungen für diese komplexe Thematik an. Lässt man Automatisierungs- und Neuprodukte weg, bleibt eine wesentliche Frage: „Was sind die Wachstumstreiber des Smart Grid?“ Grundsätzlich gilt nur eine Tatsache: Energie ist endlich.

Die jüngsten globalen Ereignisse unterstreichen dieses Problem: Atomstrom verliert an Interesse, Kohlebergbau ist teuer und gefährlich, die westliche Welt ist zu abhängig vom Öl, und nicht jedes Land hat eine zuverlässige Versorgung mit Erdgas.

Erschwerend kommt hinzu, dass Stromerzeuger ihr Produkt nicht speichern können, was ihre Fähigkeit einschränkt, auf Änderungen der Gesamtnachfrage zu reagieren. Daher muss die Nachfragekurve geglättet und die Gesamteffizienz verbessert werden. Die Stromerzeuger müssen eine Infrastruktur bereitstellen, die eine Preisstaffelung ermöglicht (die Stromkosten variieren je nach Tageszeit). Dieses Thema mag populär oder weniger populär sein, aber eine solche Abrechnungsform scheint unvermeidlich. Daher ist das Smart Grid sowohl ein Problem als auch eine Lösung.

Welche Technologien erfordert das Smart Grid?

Energieeffiziente Anwendungen, Beleuchtungen, Klimaanlagen, sogar Fernseher zählen zu den am schnellsten wachsenden Bereichen der globalen Wirtschaft. Die Kälteerzeugung macht etwa 13% des durchschnittlichen Stromverbrauchs eines Haushalts aus. Dies macht den Return on Investment für einen hocheffizienten Kühlschrank ganz gut, aber was passiert bei zunehmendem Alter des Geräts? Das Alter und mangelnde Wartung können zu einem erhöhten Stromverbrauch beitragen, was wiederum zu einer unangenehmen Überraschung beim Eintreffen der nächsten Stromrechnung führt. Eine Möglichkeit ist, den Stromverbrauch an der Last zu messen und dann den eigentlichen Verbrauch mit vorhergesagten Werten zu vergleichen. Sind die Daten genau genug, lassen sich die meisten Fehler einfach feststellen. Früher war dies durch die Kosten der Messschaltkreise eher schwierig.

Genaue Verbrauchsmessungen dank fortschrittlicher Sensorik

Die nächste Generation von Verbrauchsmessgeräten geht dieses Thema an. Fortschrittliche Signalverarbeitung und Sensorik ermöglichen genaue Verbrauchsmessungen an Geräten oder anderen AC-Lasten – und das zu sehr geringen Zusatzkosten beim Endgerät bzw. der Endanwendung.

Die Automatisierung vernetzt Heim und Büro

Auch immer mehr Datenanbindungslösungen finden sich im Smart-Grid-Bereich. Dies ist die natürliche Weiterentwicklung häuslicher Systeme und kommerzieller Automatisierungstechnik. Diese Automatisierung ebnet den Weg zum vernetzten Heim und Büro.

Kostengünstige verdrahtete und drahtlose Kommunikationslösungen sind entscheidend, damit Nutzer zuhause und im Büro Informationen erhalten und verarbeiten können. Die zeitliche Steuerung einiger Lasten und die Überwachung des Betriebszustands anderer Lasten tragen zusammen dazu bei, das Nutzungsprofil zu optimieren und die Energiekosten zu verringern. Die nächste Generation von Funk-Transceivern verbraucht nur einen Bruchteil des Stroms bestehender Lösungen. Da die die Automatisierung immer weiter voranschreitet, werden sich sowohl der Energieverbrauch als auch die Kosten erheblich verringern.

Verdrahtete und drahtlose Kommunikationslösungen

In einigen Fällen wird Funktechnik zum Einsatz kommen, wahrscheinlich auf Basis des ZigBee-Funkstandards (oder eines anderen IEEE-802-Ablegers). Da jedoch das 2,4-GHz-Frequenzband im häuslichen Bereich bereits stark ausgelastet ist, könnten Koexistenzprobleme entstehen. Auch in größeren oder älteren Gebäuden mit dicken Wänden könnten sich Schwierigkeiten bei der Implementierung von Funklösungen ergeben.

Verdrahtete Kommunikationsmethoden wie Power Line Carrier (PLC) erlauben hingegen die Verbindung zwischen Knoten, die traditionell schwierig mit Funklösungen abzudecken sind. PLC entwickelt sich in vielen Schwellenländern rasch zu einer Lösung erster Wahl, wenn eine getrennte Stromverbrauchsmessung und z.B. eine Beleuchtungssteuerung erforderlich sind. Die Zuverlässigkeit und einfache Installation von PLC sprechen hier für sich.

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