Das Niederspannungsnetz einfach erklärt: Warum deine Steckdose das Tor zum Energiemarkt der Zukunft wird

Das Niederspannungsnetz ist in Deutschland der „letzte Abschnitt“ des Stromverteilnetzes. Es transportiert die elektrische Energie vom jeweiligen lokalen Verteiler zu Haushalten, Gewerbebetrieben und kleinen Unternehmen. Technisch umfasst das Netz Spannungen bis 1.000 Volt (V) im Wechselstrombereich – allerdings sind 230 beziehungsweise 400 Volt für Endverbraucher am gängigsten. Deine Waschmaschine läuft beispielsweise auf 230 V. Leistungsstarke Durchlauferhitzer benötigen mitunter 400 V. Genauer ausgedrückt: Der typische Spannungsbereich für Endverbraucher beträgt 230 Volt für Einphasenstrom und 400 Volt für Dreiphasenstrom.

Im Gegensatz dazu arbeiten das Mittel- und das Hochspannungsnetz mit Spannungen über 1.000 Volt beziehungsweise über 30.000 Volt. Die Netzbetreiber nutzen diese Netze für den Transport von Strom über größere Entfernungen und zur Versorgung von Großabnehmern wie Industrieanlagen und Krankenhäusern. Die Niederspannung ist stark heruntertransformiert. Das bedeutet, dass die hohe Spannung aus dem Mittelspannungsnetz mithilfe von Transformatoren auf eine niedrigere Spannung reduziert wird. So können „kleine“ Endverbraucher sie sicher nutzen. Die Energie fließt durch unterirdische Kabel oder – seltener – durch Freileitungen in die Städte, Dörfer und bis hin zu den einzelnen Haushalten. 

Das gesamte Stromnetz in Deutschland ist circa 2,2 Millionen Kilometer lang; 82 Prozent der Stromnetze aller Spannungsebenen verlaufen dabei unterirdisch. Auch das Niederspannungsnetz, welches mit einer Länge von 1,19 Millionen Kilometern den mit Abstand größten Anteil ausmacht, ist überwiegend als unterirdisches Kabelnetz gestaltet: Die Leitungen verlaufen in gut geschützten Kabelkanälen unter Straßen und Gehwegen. Das bewahrt sie vor Witterung, Unfällen und Sabotage. In ländlichen Gebieten gibt es jedoch noch häufig Freileitungen, die an Masten über Felder und Wälder gespannt sind. Diese Freileitungen sind durch ihre exponierte Lage anfälliger für Witterungseinflüsse wie Stürme oder Schnee.

Ein wichtiger Bestandteil des Netzes sind die Transformatorenstationen, die den Strom aus dem Mittelspannungsnetz auf die niedrigere Spannungsebene des Niederspannungsnetzes umwandeln. Diese Transformatoren sind meist in kleinen, unauffälligen Gebäuden oder in speziellen Schaltschränken untergebracht, die du oft am Rand von Wohngebieten oder in Gewerbegebieten siehst.

Die Struktur von Niederspannungsnetzen variiert abhängig von den lokalen Bedingungen. Man unterscheidet drei Haupttypen:

Moderne Überwachungssysteme tragen dazu bei, das Niederspannungsnetz vor Sabotage oder technischen Störungen zu schützen. Diese Systeme erkennen frühzeitig Probleme wie Überlastungen oder Kabeldefekte und ermöglichen eine schnelle Reaktion, bevor es zu Ausfällen kommt. Dank dieser Schutzmaßnahmen und der gut durchdachten Gestaltung ist das Niederspannungsnetz in Deutschland eines der zuverlässigsten der Welt.

Das Niederspannungsnetz gehört zum sogenannten Verteilnetz. Im Unterschied zum Übertragungsnetz, das wir für den effizienten Transport von Höchstspannung über weite Strecken nutzen (auch als Höchstspannungsnetz bezeichnet), liefert das Verteilnetz den Strom direkt an die unterschiedlichsten Verbraucher. Für das Übertragungsnetz sind vier Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) verantwortlich, für das Verteilnetz über 850 – Trommelwirbel – Verteilnetzbetreiber (VNB). Das sind regionale Akteure, die sich um den Ausbau, die Instandhaltung und die Verwaltung ihres jeweiligen Niederspannungsnetzes kümmern.

Die VNB sorgen dafür, dass neue Gebäude, Haushalte oder Gewerbegebiete an das Niederspannungsnetz angeschlossen werden. Dazu gehört auch die Integration von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien wie Photovoltaik. Außerdem warten, reparieren und erweitern die VNB das Netz, wenn die bestehende Infrastruktur an ihre Grenzen stößt – zum Beispiel aufgrund steigender Nachfrage durch Elektroautos oder Wärmepumpen.

Eine ganze Menge Verwaltungsarbeit gehört ebenfalls zum Job der VNB: Sie überwachen die Stromflüsse, steuern die Verteilung, um eine gleichmäßige Versorgung zu gewährleisten, berechnen die Netznutzungsentgelte und leiten diese an die zuständigen Stellen weiter. Obendrein sind sie gemäß den gesetzlichen Vorgaben zur Liberalisierung des Energiemarktes dafür verantwortlich, dass andere Marktteilnehmer (etwa Stromlieferanten) Zugang zum Netz haben.

Nahezu alle Haushaltsgeräte hängen am Niederspannungsnetz – von der Beleuchtung bis hin zu Elektrogeräten. Dabei ist der Energiebedarf der Geräte sehr unterschiedlich. Kleine Geräte wie Lampen, Fernseher oder Laptops benötigen relativ wenig Strom, während große Verbraucher wie Elektroherde, Wärmepumpen oder Waschmaschinen deutlich mehr Energie ziehen.

Wenn also beispielsweise viele Menschen in einem Stadtteil zur Feierabendzeit heimkommen und gleichzeitig viele Geräte nutzen, etwa Fernseher, Herd, Mikrowelle und Wasserkocher einschalten, entstehen sogenannte Spitzenlasten. Diese erhöhen die Belastung des Niederspannungsnetzes und können, wenn sie nicht gut verteilt werden, Netzprobleme verursachen. Deshalb ist ein ausgewogenes Lastmanagement im Haushalt wichtig. Intelligente Stromzähler und dynamische Stromtarife können dich dabei unterstützen, sodass du Strom dann beziehst und speicherst, wenn er gerade besonders günstig ist. Doch dazu später mehr.

Momentan schützen hauptsächlich Sicherungen und Verteilerkästen dein Haus vor Überlastungen und Kurzschlüssen, indem sie bei Problemen den Stromfluss unterbrechen. Das Niederspannungsnetz ist dank moderner Überwachungs- und Steuerungstechnologien so ausgelegt, dass die VNB Netzstörungen oder Stromausfälle schnell erkennen und beheben. Stromausfälle sind in Deutschland selten und dauern meist nur wenige Minuten. 2023 lag die durchschnittliche Stromunterbrechung pro Haushalt bei etwa 12,8 Minuten, was Deutschland im internationalen Vergleich zu einem der zuverlässigsten Länder macht. In den Vereinigten Staaten liegt dieser Wert bei durchschnittlich 77 Minuten pro Jahr.

Das Niederspannungsnetz wird darüber hinaus in Zukunft der Schlüssel für das Gelingen der Energiewende sein: Immer häufiger beziehen Menschen nämlich nicht einfach nur Strom daraus, sondern speisen selbst erzeugten, nachhaltigen Strom darin ein.

Ihrem eigenen Namen zum Trotz ist die Niederspannung hochspannend: für eine nachhaltigere Zukunft des Energiemarktes, die Stabilität unseres Stromnetzes und die Integration erneuerbarer Energien. Insbesondere Haushalte oder auch kleine Betriebe mit eigener Photovoltaikanlage spielen an dieser Stelle eine bedeutende Rolle. Private PV-Anlagen ermöglichen es Eigenheimen, sich von reinen Stromverbrauchern zu kleinen Energiezentralen zu entwickeln. Die Haushalte erzeugen ihren eigenen Strom, den sie entweder direkt selbst verbrauchen oder – bei Überschüssen – ins Niederspannungsnetz einspeisen. Die Gesamtheit solcher dezentralen Anlagen wird auch als „virtuelles Kraftwerk“ bezeichnet.

Die Einspeisung von überschüssigem Strom ins Netz macht dich zu einem sogenannten „Prosumer“, einer Kombination aus Produzent und Konsument: Einerseits beziehst du weiterhin Netzstrom, andererseits speist du eigenen Solarstrom ein, wofür du vom Stromanbieter beziehungsweise Netzbetreiber eine Einspeisevergütung erhältst. Der Staat schafft dir somit finanzielle Anreize, deine überschüssige erneuerbare Energie ins Netz einzuspeisen und aktiv zur Energiewende beizutragen. Die Steckdose wandelt sich von einer bloßen Stromquelle zu einer potenziellen Einnahmequelle für jeden Haushalt.

Das Niederspannungsnetz ist also die Schnittstelle für sämtliche privaten Einspeisungen. Während es bisher vor allem die Aufgabe hatte, Strom von klassischen zentralen Energiequellen wie Kraftwerken heruntertransformiert an Haushalte und kleine Betriebe zu verteilen, wird es zunehmend zur Plattform für die Integration dezentraler Energiequellen.

Die zunehmende Einspeisung von erneuerbaren Energien wie Solar- und Windstrom aus privaten und kommunalen Anlagen stellt aber auch neue Anforderungen an das Niederspannungsnetz. Es wird immer komplexer und muss dabei flexibler sein. Für die Netzbetreiber ist das eine Herausforderung, die sie in den kommenden Jahren bewältigen müssen.

Wenn eine wachsende Anzahl an Haushalten und kleinen Betrieben zu schwer vorhersehbaren Zeiten überschüssigen Strom ins Niederspannungsnetz einspeist, führt das zu Lastschwankungen. Die Infrastruktur muss daher in der Lage sein, Energie in beide Richtungen zu transportieren und Überschüsse zu regulieren. Batteriespeicher in Eigenheimen und zentrale Speicherlösungen können helfen, Überschüsse zwischenzuspeichern und Lastspitzen zu vermeiden. In einigen Regionen, besonders in ländlichen Gebieten, ist außerdem ein starker Ausbau des Niederspannungsnetzes nötig, um die zusätzliche Einspeisung zu bewältigen.

Ein zukunftsfähiges Niederspannungsnetz erfordert darum auch eine umfassende Digitalisierung. Bildlich ausgedrückt: Alle Akteure im Stromnetz müssen in der Lage sein, sich untereinander abzusprechen und Energieströme so zu lenken, dass die Netzfrequenz stabil bei 50 Hertz bleibt. Fachsprachlich ausgedrückt: Das Stromnetz muss zum Smart Grid werden.

Ein Smart Grid ist ein intelligentes Stromnetz, das digitale Technologien verwendet, um die Erzeugung, den Verbrauch und die Speicherung von Energie effizienter zu koordinieren. Es kombiniert unsere traditionelle Strominfrastruktur mit moderner Informationstechnologie, um den Stromfluss in Echtzeit zu überwachen und zu steuern. Das Ziel ist es, die steigenden Anforderungen durch erneuerbare Energien, Elektrofahrzeuge und Prosumer-Haushalte auf effiziente und sichere Weise zu bewältigen.

Die grundlegende Voraussetzung dafür, dass dieses Grid tatsächlich smart wird, sind die oben angesprochenen intelligenten Stromzähler, also Smart Meter. Sie erfassen Verbrauchs- und Einspeisedaten direkt bei den Verbrauchern und Erzeugern. Diese Informationen werden zentral gesammelt und analysiert, um Lastspitzen zu erkennen, sofort darauf zu reagieren und das Netz stabil zu halten. Digitale Systeme, unterstützt durch Algorithmen, regulieren den Stromfluss dynamisch:

• Beispielsweise können Netzbetreiber bei Engpässen bestimmte Geräte oder Anlagen priorisieren oder den Stromverbrauch einzelner Sektoren temporär drosseln.

• Prosumer-Haushalte können auf Signale der Netzbetreiber reagieren und ihren Verbrauch anpassen (sie sind „Demand-Response“-fähig). Beispielsweise könnten smarte Haushaltsgeräte oder Wärmepumpen bei hoher Netzlast automatisch in einen Energiesparmodus wechseln.

Endverbraucher profitieren von detaillierten Informationen über ihren Stromverbrauch, die sie über Apps oder Online-Portale abrufen. Bei uns nutzt du dafür die 1KOMMA5° App. So siehst du, wann dein Verbrauch am höchsten ist und was du aktuell in deinem dynamischen Stromtarif bezahlst.

Allerdings sind sie nicht nur in der Lage, Strom aus dem Netz zu beziehen, sondern sie können bei Bedarf auch welchen zurückgeben: Wenn du dein Fahrzeug nicht nutzt, kann es als mobiler Speicher fungieren, überschüssigen Strom ins Netz einspeisen und so zur Stabilisierung des Netzes beitragen. Dies wäre besonders in Zeiten hoher Nachfrage oder geringer Erzeugung nützlich – der rechtliche Rahmen für einen solchen bidirektionalen Einsatz von Fahrzeugbatterien oder Stromspeichern ist in Deutschland bislang aber noch nicht geschaffen. Die neueste EnWG-Novelle soll jedoch genau das ändern: Verbraucherinnen und Verbraucher könnten dann ihren Stromspeicher ins Netz entladen, ohne wie bisher ihre EEG-Vergütung zu verlieren.

Das Niederspannungsnetz wird im Smart Grid der Zukunft zu einer intelligenten, interaktiven Infrastruktur, die Erzeuger, Verbraucher und Prosumer vernetzt. Durch eine verstärkte Digitalisierung, smarte Technologien und innovative Konzepte wie Vehicle-to-Grid oder Demand-Response soll es in der Lage sein, den steigenden Anforderungen der Energiewende gerecht zu werden. 

Es wird somit zur Schlüsselplattform, um eine nachhaltige, flexible und zukunftssichere Energieversorgung zu gewährleisten. Die technischen Voraussetzungen dafür – allen voran der Netzausbau und die Installation von Smart Metern in allen Haushalten – müssen derzeit jedoch noch geschaffen werden. Vor allem der schleppende Einbau von Smart Metern stellt sich aktuell als enger Flaschenhals für das angestrebte Strommarktdesign der Zukunft dar.