Was ist ein Mikronetz und wie funktioniert es?

In der modernen Welt ist Elektrizität zu einem der wichtigsten Bedürfnisse unseres täglichen Lebens geworden. Doch das primäre Stromnetz ist nicht immer zuverlässig. Es kann bei Stürmen, Stromausfällen oder technischen Problemen ausfallen. In solchen Momenten bietet ein Mikronetz die perfekte Lösung. Aber haben Sie sich schon einmal gefragt: Was ist ein Mikronetz und wie funktioniert es? Es ist wichtig zu verstehen, wie ein Mikronetz funktioniert. 

Es zeigt uns, warum es sich zu einer so leistungsstarken Lösung für zuverlässige und saubere Energie entwickelt. Ein Mikronetz ist im Wesentlichen eine kleinere Version des herkömmlichen Stromnetzes. Es bietet mehr Flexibilität und Unabhängigkeit. Wenn Sie neu im Mikronetzsystem sind, brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen! Dieser Leitfaden befasst sich genauer mit Mikronetzen, ihren Komponenten und ihrer Funktionsweise. Also, los geht‘s!

Was ist ein Mikronetz?

 

Lassen Sie uns zunächst die Definition eines Mikronetzes in einfachen Worten verstehen!

Ein Mikronetz ist ein kleines Energiesystem. Dieses System erzeugt und liefert Strom für ein lokales Gebiet. Es kann in das Hauptstromnetz integriert oder bei Bedarf auch eigenständig betrieben werden. Mikronetze nutzen verschiedene Energiequellen wie Solarmodule und Generatoren sowie Batterien zur Speicherung. 

Um es besser zu verstehen, denken wir zunächst an das primäre Stromnetz, das Sie täglich nutzen. Es deckt riesige Gebiete ab, indem es Strom aus weit entfernten Kraftwerken bezieht. Stimmt das? Ein Mikronetz hingegen konzentriert sich auf ein kleineres Gebiet und erzeugt Strom näher an den Menschen, die es nutzen. Dies macht es zuverlässiger, insbesondere in Notfällen, wenn das Hauptnetz ausfällt.

Eines der wichtigsten Merkmale eines Mikronetzes ist seine Flexibilität. Es kann sich an das Hauptnetz anschließen und dessen Unterstützung bei Bedarf nutzen. Es kann aber auch in den „Inselmodus“ wechseln und unabhängig arbeiten. Wenn beispielsweise ein Sturm das zentrale Netz unterbricht, kann das Mikronetz Licht und Geräte weiter betreiben. 

Mikronetze sind zudem nicht auf eine Energiequelle beschränkt. Sie können einen Mix aus Solarmodulen, Windturbinen, Dieselgeneratoren oder sogar kleinen Wasserkraftwerken nutzen. In vielen Teilen der Welt werden Solar-Mikronetze heute jedoch immer beliebter. Warum? Weil sie sauberen, erneuerbaren und kostengünstigen Strom liefern. 

 

Hauptkomponenten eines Mikronetzes

Ein Mikronetzsystem besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die zusammenarbeiten, um Strom zu erzeugen. Sehen wir uns die wichtigsten Bestandteile eines Solar-Mikronetzes an.

• Stromerzeugungsquellen: Hier kommt der Strom her. In vielen modernen Mikronetzen sind Solarmodule die Hauptquelle. Es können jedoch auch andere Quellen wie Windturbinen, Dieselgeneratoren oder kleine Wasserkraftwerke genutzt werden. Die Aufgabe der Erzeugungsquelle besteht darin, genügend Strom zu erzeugen, um den Bedarf des vom Mikronetz versorgten Gebiets zu decken. 

• Energiespeichersystem: Wie Sie wissen, scheint die Sonne nicht immer. Daher benötigen Mikronetze eine Möglichkeit, überschüssigen Strom für die spätere Nutzung zu speichern. Hier kommen Batterien ins Spiel. Batterien speichern Energie in Zeiten hoher Produktion. Sie geben sie jedoch wieder ab, wenn die Nachfrage hoch oder die Erzeugung gering ist. Ohne eine Energiespeicherlösung, wäre ein Mikronetz nicht zuverlässig.

• Vertriebsnetz: Der erzeugte und gespeicherte Strom muss die Verbraucher erreichen. Dies geschieht über das Verteilungssystem. Es umfasst Leitungen, Transformatoren und Schalter, die den Strom von der Quelle zum Verbraucher transportieren. In einem Mikronetz ist das Verteilungssystem kleiner und stärker lokalisiert. Dies macht es schneller und einfacher zu verwalten.

• Steuerungssystem: Ein Mikronetz benötigt ein innovatives System zur Steuerung des Stromflusses. Das Steuerungssystem ist wie das Gehirn. Es entscheidet, wann Solarstrom genutzt wird, wann Batterien verwendet werden und wann auf Backup-Quellen umgeschaltet wird. Es hilft dem Mikronetz auch dabei, zu entscheiden, ob es an das Hauptnetz angeschlossen bleibt oder unabhängig arbeitet. 

• Belastungen: Schließlich muss der erzeugte Strom einem bestimmten Zweck dienen. Die „Verbraucher“ sind die Geräte und Orte, die den Strom verbrauchen. In einem Solar-Mikronetz können die Verbraucher beispielsweise Haushalte, Schulen, Krankenhäuser, Geschäfte oder Industriebetriebe sein.

Wie funktioniert ein Mikronetz?: Schritt-für-Schritt-Anleitung! 

Wie bereits erwähnt, ist ein Solar-Mikronetz lokal und flexibel. Dieses System erzeugt Strom in der Nähe der Menschen, die ihn benötigen. Aufgrund dieser Funktion funktioniert das Mikronetz etwas anders als herkömmliche große Netze. Sehen wir uns also genauer an, wie ein Solar-Mikronetz tatsächlich funktioniert. 

Schritt 1: Stromerzeugung

Der allererste Schritt in einem Mikronetz ist die Stromerzeugung. Ohne Stromerzeugung kann das System nicht funktionieren. Wie also wird Strom erzeugt? In einem Solar-Mikronetz fällt Sonnenlicht auf ein Solarpanel, das winzige Energieteilchen, sogenannte Photonen, enthält. Diese Photonen treffen auf die Oberfläche des Solarpanels. Diese Oberfläche besteht aus einem speziellen Material namens Halbleiter (Silizium). 

Im Solarmodul regen diese Photonen die Elektronen im Silizium an und setzen sie in Bewegung. Sobald sich diese Elektronen bewegen, erzeugen sie elektrischen Strom. Zunächst ist der erzeugte Strom Gleichstrom (DC). Die meisten unserer Haushalte und Geräte werden jedoch mit Wechselstrom (AC) betrieben. Daher verwendet das Solar-Mikronetz einen sogenannten Mikronetz-Wechselrichter, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.

Schritt 2: Stromversorgung lokaler Benutzer

Sobald in einem Mikronetz Strom erzeugt wurde, besteht die nächste große Aufgabe darin, ihn sicher an die Verbraucher zu liefern. Dieser Vorgang wird als Stromverteilung bezeichnet. Dies geschieht über kleine lokale Verteilungsleitungen innerhalb des Mikronetzes. Diese Leitungen verbinden Häuser, Büros, Krankenhäuser und andere Orte, je nachdem, wo das Mikronetz eingerichtet ist. Der Strom in einem Mikronetz muss keine weiten Strecken zurücklegen.

Dadurch entstehen weniger Energieverluste, was das System zuverlässiger und kostengünstiger macht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass das Mikronetz Stromangebot und -nachfrage ausgleichen kann. WIE? Tagsüber können Solarmodule zusätzlichen Strom erzeugen. Dieser Strom kann sofort von den Haushalten vor Ort genutzt oder in Batterien für die Nacht gespeichert werden.

Schritt 3: Zusätzliche Energie speichern

Wenn ein Mikronetz mehr Strom erzeugt, als die Bevölkerung gerade verbraucht, geht der überschüssige Strom nicht verloren. Stattdessen wird er für die spätere Nutzung gespeichert. Dies ist sehr wichtig, da sich der Energiebedarf im Tagesverlauf ändert. Beispielsweise können Solarmodule tagsüber viel Strom produzieren. Nachts gibt es jedoch kein Sonnenlicht.

Ohne Batteriespeicher ginge dieser zusätzliche Strom tagsüber verloren. Die gängigste Methode zur Speicherung von Strom in einem Mikronetz sind Batterien. Sie sammeln die zusätzliche Energie und bewahren sie sicher auf, bis sie benötigt wird. Später, wenn die Nachfrage steigt, kann der gespeicherte Strom wieder in das System eingespeist werden. Dies macht das gesamte Solar-Mikronetz zuverlässiger und stabiler.

Schritt 4: Gespeicherte Energie bei Bedarf nutzen

Sobald überschüssige Energie sicher in den Batterien gespeichert ist, wird sie zu einer jederzeit nutzbaren Notstromquelle. Bei einem Ausfall des Hauptnetzes kann die gespeicherte Energie freigegeben werden, um den Bedarf zu decken. WIE? Grundsätzlich wird der Strom in den Batterien in Form chemischer Energie gespeichert. Wird die gespeicherte Energie benötigt, durchläuft die Batterie eine umgekehrte chemische Reaktion.

Die Elektronen werden freigesetzt und fließen durch einen externen Stromkreis zurück. Dieser Elektronenfluss ist das, was wir elektrischen Strom nennen. Vereinfacht ausgedrückt wandelt die Batterie chemische Energie wieder in elektrische Energie um, um Geräte mit Strom zu versorgen. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei diesem Strom jedoch in der Regel um Gleichstrom (DC). Ein Hybrid-Wechselrichter wandelt den Strom in die richtige Form (Wechselstrom) um.

Schritt 5: Intelligente Steuerung und Umschaltung

Der letzte Schritt in der Funktionsweise eines Mikronetzes ist die Verwaltung des Mikronetzsystems. Dies geschieht über einen sogenannten Mikronetz-Controller. Der Controller überwacht ständig die Stromerzeugung, -speicherung und -nutzung. Beispielsweise produzieren Solarmodule tagsüber viel Strom. 

Der Controller kann einen Teil davon zum Laden der Batterien verwenden. Später, nachts, schaltet er automatisch auf die Nutzung der gespeicherten Batterieenergie um. Dieser Vorgang erfolgt reibungslos und ohne manuellen Aufwand. Eine weitere wichtige Aufgabe des Controllers ist die Umschaltung zwischen dem Hauptnetz und dem Mikronetz. 

Wenn das Hauptnetz normal funktioniert, bleibt das Mikronetz oft verbunden und teilt Strom. Bei einem Stromausfall trennt der Controller jedoch schnell die Verbindung (dies wird als „Inselbetrieb“ bezeichnet). Dadurch wird sichergestellt, dass das Mikronetz selbstständig läuft. Sobald das Hauptnetz wiederhergestellt ist, stellt das Steuerungssystem die Verbindung sicher wieder her. 

Vorteile von Mikronetzen

Mikronetze bieten Gemeinden und sogar Ländern zahlreiche Vorteile. Sie dienen nicht nur der Stromerzeugung, sondern sorgen auch für eine zuverlässigere und günstigere Energieversorgung. Sehen wir uns einige allgemeine Vorteile eines Solar-Mikronetzes an.

1- Zuverlässige Stromversorgung

Einer der größten Vorteile von Mikronetzen besteht darin, dass sie auch dann Strom liefern, wenn das primäre Stromnetz ausfällt. Beispielsweise kommt es bei Stromausfällen, Stürmen oder Naturkatastrophen häufig zu einem Ausfall des primären Stromnetzes. In solchen Fällen trennt sich das Mikronetz vom primären Stromnetz und arbeitet selbstständig weiter. Dies macht sie besonders nützlich für Krankenhäuser, Schulen und Notfallzentren.

2- Saubere und grüne Energie

Mikronetze nutzen häufig erneuerbare Energiequellen wie Solarmodule oder Windkraftanlagen. Diese Quellen belasten die Umwelt nicht so stark wie fossile Brennstoffe. Durch die verstärkte Nutzung sauberer Energie tragen Mikronetze zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei. Dadurch wird die Luft zum Atmen sauberer, was sowohl dem Planeten als auch der öffentlichen Gesundheit zugutekommt.

3- Energieunabhängigkeit

Mit einem Mikronetz sind Gemeinden nicht mehr auf das zentrale Stromnetz angewiesen. Sie können ihren eigenen Strom lokal erzeugen und steuern. Das gibt ihnen mehr Unabhängigkeit und Kontrolle über ihre Energiezukunft. Für abgelegene Dörfer, Inseln oder Militärstützpunkte kann diese Unabhängigkeit entscheidend sein.

4- Flexibilität und Skalierbarkeit

Flexibilität bedeutet, dass ein Mikronetz auf viele verschiedene Arten gestaltet werden kann. Beispielsweise kann ein solarbetriebenes Mikronetz nur Solarmodule und Batterien verwenden. Ein anderes hingegen kann Solar-, Wind- und Dieselgeneratoren kombinieren. Es kann an unterschiedliche Bedürfnisse angepasst werden. Kurz gesagt: Das Mikronetz passt sich verschiedenen Situationen an.

Skalierbarkeit bedeutet, dass ein Mikronetz mit der Zeit größer oder kleiner werden kann. Nehmen wir an, ein kleines Dorf startet mit nur wenigen Solarmodulen und Batterien. Mit zunehmender Bevölkerung oder steigendem Strombedarf kann das Mikronetz erweitert werden. WIE? Sie können weitere Solarmodule, Batterien oder sogar neue Energiequellen wie Windkraftanlagen hinzufügen. 

5- Kosteneinsparungen

Wie Sie wissen, nutzen Mikronetze erneuerbare Energien und speichern überschüssigen Strom in Batterien. Dies reduziert die Abhängigkeit von teuren fossilen Brennstoffen und spart Kosten. Darüber hinaus werden sie, wie bereits erwähnt, lokal über kleine Verteilungsleitungen genutzt. Dies reduziert den Energieverlust, der typischerweise durch lange Transportwege entsteht. Dadurch erzeugt das Mikronetz Strom effizienter und senkt die Kosten. 

Schlussfolgerung 

Ein Mikronetz ist mehr als nur ein kleines Stromnetz. Es ist eine intelligente Möglichkeit, Strom näher am Bedarfsort zu erzeugen, zu speichern und zu nutzen. Im Gegensatz zum großen zentralen Netz ermöglicht es lokalen Gemeinden die Kontrolle über ihre eigene Energie. In diesem Artikel habe ich alles über Mikronetze besprochen, von ihrer Funktionsweise bis hin zu ihren Vorteilen. 

Mikronetze funktionieren beispielsweise schrittweise. Diese Mikronetze für erneuerbare Energien erzeugen Strom mithilfe von Solarmodulen oder Windturbinen. Dieses Mikronetzsystem speichert überschüssige Energie in Batterien. Sie verteilen den Strom an Haushalte und Unternehmen in der Nähe. Die Vorteile liegen auf der Hand: Während die Welt immer umweltfreundlichere Lösungen anstrebt, bieten sie sowohl Stabilität als auch Nachhaltigkeit.