Microgrid
Ein Microgrid ist ein kleines, lokales Stromnetz, das Erzeugung, Speicherung und Verbrauch von Strom in einem begrenzten Gebiet eigenständig koordiniert. Es kann sowohl mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden als auch vollständig autark betrieben werden.
Das öffentliche Stromnetz verbindet Kraftwerke mit Millionen von Haushalten über tausende Kilometer Leitungen. Ein Microgrid funktioniert nach demselben Grundprinzip, aber im kleinen Maßstab: Es versorgt eine Schule, einen Campingplatz, ein Krankenhaus oder ein ganzes Dorf mit Strom — und zwar aus eigenen Quellen, etwa Solarpanelen oder kleinen Windrädern. Wichtig ist dabei ein Merkmal: Das Microgrid kann sich vom großen Netz trennen und trotzdem weiter funktionieren. Man nennt diesen Betriebsmodus « Inselbetrieb ». Eine Steuerungseinheit — ein kleiner Computer — überwacht laufend, wie viel Strom erzeugt wird, wie viel verbraucht wird und wie voll die angeschlossenen Batteriespeicher sind.
Warum Microgrids für die Energiewende relevant sind
Das klassische Stromnetz war auf zentrale Großkraftwerke ausgelegt. Strom floss immer in eine Richtung: vom Kraftwerk zum Verbraucher. Mit dem Ausbau von Solar- und Windenergie kehrt sich das um. Plötzlich produzieren Häuser und Betriebe selbst Strom — und das Netz muss damit umgehen. Microgrids sind dafür besser geeignet, weil sie von Grund auf für dezentrale Erzeugung gebaut sind.
Ein zweites Argument ist die Versorgungssicherheit. Wenn ein Sturm das große Netz beschädigt, bleiben Gebiete mit einem Microgrid trotzdem mit Strom versorgt. Für Krankenhäuser oder Rechenzentren kann das lebenswichtig oder wirtschaftlich entscheidend sein. Laut einer Studie des US-Energieministeriums verursachen großflächige Stromausfälle in den USA jährlich Schäden im zweistelligen Milliardenbereich — Microgrids können dieses Risiko lokal begrenzen.
Steuerung, Speicher und das Zusammenspiel der Bauteile
Ein Microgrid besteht immer aus drei Elementen: Erzeugern, Speichern und einer Steuerung. Erzeuger sind typischerweise Solarpanele oder ein kleines Blockheizkraftwerk — eine Anlage, die gleichzeitig Wärme und Strom erzeugt. Speicher sind meist Lithium-Ionen-Batterien, wie man sie in größerem Maßstab aus Elektroautos kennt. Die Steuerung entscheidet in Echtzeit, wohin der Strom fließt.
Die eigentliche Herausforderung liegt in der Balance. Wenn die Sonne scheint und gleichzeitig wenig verbraucht wird, muss der überschüssige Strom in die Batterie oder ins öffentliche Netz. Wenn es nachts bewölkt ist und der Verbrauch steigt, muss die Batterie einspringen. Das klingt einfach, ist aber ein ständiger Regelungsprozess — ähnlich dem Gleichgewicht auf einem Fahrrad, das nie wirklich stillsteht. Moderne Microgrids nutzen dafür Algorithmen, die auf Wetterdaten und Verbrauchsmuster zurückgreifen.
Ein häufiger Irrtum: Microgrid und Inselbetrieb sind nicht dasselbe. Die meisten Microgrids sind im Normalfall ans große Netz angeschlossen und nutzen es als Rückhalt. Der Inselbetrieb ist nur eine Option für den Notfall oder für Standorte, die schlicht zu weit von der nächsten Leitung entfernt sind.
Microgrids in Produkten, Projekten und Schlagzeilen
In Deutschland sind Microgrids bisher vor allem in Forschungsprojekten bekannt. Die Gemeinde Feldheim in Brandenburg gilt als eines der ersten Dörfer Europas, das sich vollständig selbst mit Strom und Wärme versorgt — ein reales Microgrid im Betrieb. In den USA hat der Bundesstaat Kalifornien nach wiederholten großflächigen Waldbrand-bedingten Abschaltungen begonnen, Microgrids für ganze Stadtteile zu fördern.
In der Tech-Branche taucht der Begriff auf, weil große Rechenzentren von Google, Microsoft oder Amazon enorme Mengen Strom benötigen. Einige dieser Unternehmen bauen eigene Microgrid-Strukturen rund um ihre Datenzentren, um sich unabhängiger vom öffentlichen Netz zu machen und Klimaziele zu erreichen. Auch militärische Stützpunkte setzen seit Jahren auf Microgrids, weil ein Netzausfall dort besonders kritisch wäre.
Für private Haushalte gibt es inzwischen Produkte, die in die Richtung gehen: Teslas Powerwall kombiniert Solarpanele und Batteriespeicher zu einem kleinen Haussystem. Vollständige Microgrids für Privatpersonen sind noch teuer, aber die Preise für Batteriespeicher sinken jedes Jahr — und damit rückt die Technologie für mehr Nutzer in Reichweite.