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Kann Software das marode Stromnetz patchen?
Software, die es einem Energieversorger in Washington ermöglichte, den Stromverbrauch durch eine intelligentere Verwaltung der Stromversorgung von Haushalten und Unternehmen um bis zu 50 Prozent zu senken, wird bald einem viel größeren Test unterzogen.
Gitterherausforderung: Ingenieure des Pacific Northwest National Lab in Richland, Washington, bewerten in diesem Frühjahr in einem Test, wie gut die Teile eines riesigen Smart-Grid-Projekts zusammenpassen.
Diese kleine Demonstration ist Teil eines Projekts, das letztendlich versuchen wird, die alternde, fragmentierte Netzinfrastruktur in fünf Bundesstaaten und elf Versorgungsunternehmen zusammenzufügen, um Platz für Elektroautos und erneuerbare Energien zu machen. Das Projekt umfasst 95 kleinere Anstrengungen, um Windkraft zu integrieren, Strom aus dem Netz zu speichern, das Laden von Elektrofahrzeugen zu ermöglichen und Mikronetze aufzubauen, die im Falle eines Stromausfalls eigenständig überleben können.
Die Software für das 178-Millionen-Dollar-Projekt ist fast fertig, und das System wird nächstes Jahr um diese Zeit betriebsbereit sein, sagt Ron Ambrosio, der weltweite Forschungsleiter für die Energie- und Versorgungsindustrie bei IBM, einem von mehreren beteiligten Unternehmen und Institutionen. . Das Projekt ist eine von 16 Smart-Grid-Demonstrationen, die teilweise durch das Recovery Act 2009 finanziert wurden.
Ein Teil der Technologie wurde erstmals von 2005 bis 2007 auf der Olympic Peninsula im US-Bundesstaat Washington demonstriert. Die Technologie ermöglichte es Versorgungsunternehmen, mit intelligenten Thermostaten und anderen Geräten in Wohngebäuden zu kommunizieren, den Spitzenstrombedarf zu reduzieren und auf Schwankungen in der Versorgung durch zeitweilige Ressourcen wie Windturbinen zu reagieren.
Normalerweise hängt ein solches System von Änderungen der Vorschriften ab, die es Versorgungsunternehmen ermöglichen, Privatkunden je nach Nachfrage unterschiedliche Strompreise zu berechnen. Aber die neue Technologie, die von IBM, dem Pacific Northwest National Laboratory und anderen entwickelt wurde, macht eine solche Preisgestaltung in Echtzeit überflüssig.
Der Ansatz hält die Strompreise konstant, gewährt den Kunden jedoch Rabatte auf ihre Stromrechnung, wenn sie Thermostate und andere intelligente Geräte anschließen, um mit dem Versorger zu kommunizieren. Das Versorgungsunternehmen sendet Signale an die intelligenten Thermostate und Geräte darüber, wie viel es das Versorgungsunternehmen derzeit kostet, ihm Strom bereitzustellen. Dann senden die intelligenten Systeme in einem Haus basierend auf den vom Verbraucher eingegebenen Präferenzen Signale an den Versorger zurück, wie viel Strom sie verbrauchen werden. Bei hohen Kosten kann der Thermostat beispielsweise signalisieren, dass er die Temperatur erhöht, um den Stromverbrauch der Klimaanlage zu reduzieren.
Die Idee findet bis nach Dänemark Anklang, wo sie die Grundlage für ein Projekt bildet, das erneuerbare Energien und Elektroautos ins Netz integriert.
Als das System auf der Olympic-Halbinsel getestet wurde, reduzierte es den Strombedarf in Spitzenzeiten um durchschnittlich 15 Prozent. In einer Zeit mit besonders knapper Stromversorgung ging der Verbrauch um 50 Prozent zurück. Verbraucher sparten etwa 10 Prozent ihrer Stromrechnung.
Dieses System umfasste ein relativ kleines geografisches Gebiet, und es ist nicht klar, dass es in größerem Maßstab funktionieren wird. Ein Problem, das die Demonstration angehen wird, ist laut Ambrosio die potenzielle Entwicklung von Rückkopplungsschleifen, die das System instabil machen können. Die Sorge ist, dass intelligente Geräte in 60.000 Haushalten in fünf großen westlichen Bundesstaaten unerwartete Nachfrageschwankungen verursachen könnten, mit denen Stromerzeuger nicht Schritt halten können. Dieses Problem kann sich verschlimmern, wenn Wetteränderungen oder technische Probleme hinzukommen.
Das Projekt umfasst auch die Koordinierung der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und die Automatisierung von Reaktionen auf ausgefallene Stromleitungen. Insgesamt könnte das Smart-Grid-Projekt es Versorgungsunternehmen ermöglichen, vorhandene Ausrüstung viel besser zu nutzen und Milliarden von Dollar einzusparen. Durch die Senkung der Nachfrage während der Spitzenzeiten könnte die Notwendigkeit für Versorgungsunternehmen verringert werden, mehr Übertragungsleitungen zu bauen, um die Spitzennachfrage zu decken. Intelligente Systeme könnten es auch bestehenden Übertragungsleitungen ermöglichen, mehr Strom zu übertragen (Leitungen tragen jetzt nur noch 85 Prozent ihrer Nennkapazität, um unerwartete Probleme zu berücksichtigen).
Ziel von Ambrosio ist es, die Linien mit 95 bis 97 Prozent Auslastung zu betreiben. Wir fragen, können wir Ausfälle ganz eliminieren? sagt Ambrosio.