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Management Abstract

Background

Ich habe während meines Studiums der Elektrotechnik ziemlich lange neben jemandem gesessen, der eine Dissertation über "Die Stabilität synchroner Netze" (zu denen auch unser elektrisches Versorgungsnetz gehört) anfertigte. Er benutzte mich immer als Diskussionspartner, um seine eigenen Gedanken zu ordnen. Daher weiß ich viel über die bei elektrischen Versorgungsnetzen auftretenden Probleme.

Daher beschlich mich einiges Unbehagen, als in der Fachliteratur  diskutiert wurde, wie und mit welchen Features das Smart Grid zur Verbrauchsteuerung elektrischer Energie beim Abnehmer ausgeführt werden soll. Geplant sind softwaregesteuerte, internetgestützte Systeme zur Optimierung des Verbrauchs von elektrischer Energie beim Kunden, um möglichst dann wesentliche elektrische Verbraucher zu aktivieren, wenn das Stromangebot im Netz groß ist , und möglichst wenig elektrische Verbraucher  an der Stromversorgung zu haben, wenn wenig Angebot vorliegt. Zu- oder abgeschaltet werden können natürlich nur Verbraucher in sog. Batch-Prozessen, d.h. Prozesse deren Start oder Endzeitpunkt relativ frei gewählt werden kann und die entweder zeitlich oder auch von der Menge der verbrauchten elektrischen Energie her begrenzt sind. Beispiele: Das Aufladen der Batterie eines E-Mobils, oder in der Industrie das Sintern von Werkstücken. Ganz grundsätzlich ist so ein System natürlich zum Funktionieren zu bringen. Es gibt einige Regeln. die man einhalten muss, um keinen "Black Out" zu riskieren. Dabei spielen komplexe Prozesse eine Rolle, mit denen z.B. verhindert werden muss, dass Last-Stöße im Netz entstehen, die das ganze Netz aus dem Tritt bringen könnten. Aber wie immer bei hochkomplexen sotwaregesteuerten Systemen: Wegen der hohen Anzahl der Programmzeilen sind Fehler im Code unvermeidlich. Aber das geht schon beim Schreiben der Spezifikation los, man kann ganz gut beschreiben, was die Software tun soll, aber ganz schlecht was sie nicht tun sollte besonders bei unerwartet eintretenden Ereignissen. 

Und dann gibt es bei zentralen, mächtigen Betriebssystemen durch die zu Servicezwecken notwendigen Zugriffsmöglichkeiten. Risiken, durch die auch Hacker in das System eindringen können. Wir haben auch bei großen Internetfirmen gesehen, dass Hacker in ihre Systeme eingedrungen sind und Daten gestohlen haben.

Beim SMART GRiD besteht die Gefahr, dass Hacker in das System eindringen und das Netz zum Zusammenbruch bringen oder mit einem Virus versehen, der unerkannt bleibt und als sog. Schläfer im Falle eines terroristischen oder militärischen Angriffs aktiv wird. Damit kann durch die Existenz des SMART GRID eine echte Bedrohung entstehen.

Es besteht also die Frage, ob es nicht Lösungen gäbe, die das gleiche erreichen nämlich eine effektive Verbrauchsteuerung elektrischer Energie ohne ein großes Softwaresystem.

Alternativ-Vorschlag

Vorgeschlagen habe ich eine Wetterstation für Wind und Sonne mit einer Schalteinrichtung, die oberhalb von bestimmten Messwerten dafür geeignete, wesentliche elektrische Verbraucher (mit Batchprozessen, EU-Patent angemeldet.EP 2431769 A3)   mit dem elektrischen Energieversorgungsnetz verbindet Damit wird es möglich, diejenigen Stromfresser, deren Start- oder Endzeitpunkt relativ unabhängig wählbar sind, dann zu betreiben, wenn das Angebot an Wind- oder Sonnenstrom im Netz besonders hoch ist. Wenn es bei mir ums Haus stark weht, kann ich davon ausgehen, dass das auch der Fall ist für die Windenergieanlagen in mittlerer Umgebung (bis 100 bis 200 km Entfernung). Die Photovoltaik kann ebenso mit einem Sensor berücksichtigt werden. Wind- und Sonnenstrom wird dann und auch dort vermehrt verbraucht, wann und wo er erzeugt wird.

Bei näherer Betrachtung und mehr Verbreitung hat diese Produktidee nämlich erstaunlich positive Eigenschaften:

Damit erreiche ich eine einfache von unten aufwachsende Verbrauchsintelligenz nach dem Schwarmprinzip, d.h. jede Anlage ist autonom und damit das Zusammenspiel aller Anlagen fehlertolerant. Es können nur einzelne Anlagen ausfallen, was kaum ins Gewicht fällt; im Gegensatz zur Steuerung über das SMART GRID oder über das Internet, bei Fehlern oder Ausfall des Gesamtsystems kann es zu ernsten Zuständen im Netz führen.

Das ist für die Verbrauchsteuerung nach dem Schwarmprinzip ohne Anschluss an das Internet nicht zu befürchten Daher wurde für die vorgeschlagene Wetterstation auch nicht erwogen die Wetterdaten aus dem Internet zu beziehen, obwohl die Wetterprovider noch mehr liefern könnten als nur die augenblickliche Wetterlage vor Ort.

Vorteile in Stichpunkten:

- Geringfügige einmalige Investition < 200,- € VP  Keine andauernden Kosten oder Gebühren

- Verbessert das Verbrauchsverhalten der Energiebezieher zu mehr nachhaltiger Energie

- Verbessert das Verbrauchsverhalten speziell für die Energie-Angebote, die in großen Mengen verfügbar sein können (ausbauabhängig), aber starken Fluktuationen unterliegen.

- Verbessert das Verbrauchsverhalten zeitlich: Wind und Sonnenstrom wird dann verbraucht wenn er anfällt.

- Verbessert das Verbrauchsverhalten geographisch: Wind und Sonnenstrom wird dort verbraucht wo er anfällt.

- Nach Montage sofort einsatzbereit und wirksam

- kein zentraler Service-provider zur Bereitstellung von Informationen notwendig, keine Registrierung, keine Anmeldung, keine Updates

- Netzfreundlich, d.h. die Anlagen werden (nach dem gleichen Prinzip wie vorher) stochastisch zu- und abgeschaltet. Wenn erforderlich kann man das Standard- und das Premium- Produkt so ausführen, dass bei einem Netzausfall die Startprozedur von Vorn beginnt, Dann ist sogar das Wiedereinschalten des Netzes nach einem Netzausfall vereinfacht.

- Geringe Technikanforderungen, da lediglich die Statistik des eigenen Anschlusses und der des Schwarms verbessert werden soll. Sensoren können sehr simpel sein und dürfen Streuungen unterliegen.

- Geringe Sicherheitsanforderungen, da der Ausfall eines Gerätes im Schwarm kaum in Gewicht fällt.

- Für den Start geringe Entwicklungskosten, da alle Hardware-Komponenten in Systemen für sog. Home-Automation marktgängig sind. Garantie und Servicebereitschaft, was die Hardware betrifft sind durch den Hersteller abgedeckt.

- Man kann sogar doppelt für die Umwelt etwas tun: Einen Ökostromvertrag haben und die vorgeschlagene Einrichtung installieren.

Eine Zusatzanmeldung beschreibt, wie in windarmen Perioden, die in Mitteleuropa allerdings selten sind, der Komfort erhalten bleiben kann. DE 10 2012 004 081 A1 (im Angebot mit enthalten)