Autonome Zellen
Auto­no­me Zel­len im Ener­gie­or­ga­nis­mus. copy­right © Andre­as Kieß­ling & Gun­nar Hart­mann, 2013

Ener­gie­wen­de — Para­dig­men­wech­sel bei der Gestal­tung vom Ener­gie­sys­tem der Zukunft

Aus­lö­ser der Ener­gie­wen­de war die Anfor­de­rung, ein mit fos­si­len und nuklea­ren Brenn­stof­fen betrie­be­nes sowie zen­tral geführ­tes und plan­ba­res Ener­gie­sys­tem auf ein erneu­er­ba­res und in der Erzeu­gung schwan­ken­des Sys­tem zu über­füh­ren. Aber schnell wur­de klar, dass Erneu­er­ba­re Ener­gi­en völ­lig neue Chan­cen für Bür­ger, die Unter­neh­men, Kom­mu­nen und Regio­nen bie­ten, wenn die Mög­lich­kei­ten die­ser Quel­len regio­nal ent­fal­tet wer­den. Die zusätz­lich auf­kom­men­den neu­en Ver­fah­ren zur Ener­gie­spei­che­rung sowie zur Kopp­lung der Ener­gie­kreis­läu­fe für Strom, Wär­me und Mobi­li­tät führ­ten bald zur Erschlie­ßung der Poten­tia­le auto­no­mer Ener­gie­kreis­läu­fe und neu­er Gestal­tungs­mög­lich­kei­ten von Land­schaf­ten, Stadt­quar­tie­ren, Indus­trie­area­len sowie von Gebäu­den. Aus dem zen­tral geführ­ten ein­heit­li­chen Ener­gie­sys­tem ent­wi­ckel­te sich zuneh­mend ein Ener­gie­sys­tem aus ein­ge­la­ger­ten Ener­gie­sys­te­men, ein Ver­bund von eigen­stän­di­gen Ener­gie­sys­te­men.

Her­aus­for­de­run­gen des Para­dig­men­wech­sels

Es wur­de viel­fach die Fra­ge auf­ge­wor­fen, inwie­fern der dezen­tra­le Ansatz das Opti­mum für das gesam­te Ener­gie­sys­tem dar­stellt. Es ist zu hin­ter­fra­gen, wie das volks­wirt­schaft­li­che Opti­mum defi­niert wird. Inte­griert eine der­ar­ti­ge Betrach­tung alle gesell­schaft­li­chen Aspek­te? Bezo­gen auf die volks­wirt­schaft­li­che Sicht wer­den oft kon­tro­ver­se und die Bevöl­ke­rung ver­un­si­chern­de Kos­ten­dis­kus­sio­nen aus­ge­tra­gen. Dage­gen wer­den gesell­schaft­li­che Aspek­te der Chan­cen erneu­er­ba­rer Ener­gi­en bei einer zuneh­mend dezen­tra­ler auf­ge­stell­ten Ener­gie­ver­sor­gung oft ver­nach­läs­sigt. Gerech­tig­keits- und Betei­li­gungs­as­pek­te der Mit­ge­stal­tung von Ener­gie­kreis­läu­fen, die die Grund­la­ge des mensch­li­chen Lebens bil­den, fan­den nur zöger­lich Beach­tung in der Poli­tik. Gera­de hier bestehen aber die Mög­lich­kei­ten, viel­fäl­ti­ge Akti­vi­tä­ten der Men­schen und Unter­neh­men für den Erfolg der Ener­gie­wen­de aus­zu­lö­sen.

Die erneu­er­ba­ren Ener­gi­en eröff­nen Chan­cen für neue, sub­si­di­är gestal­te­te For­men des Zusam­men­wir­kens unter­schied­lichs­ter Akteu­re. Es ent­wi­ckeln sich viel­sei­ti­ge For­men dezen­tra­ler Extrak­ti­on von Ener­gie bis in die Gebäu­de. Dies eröff­net wie­der­um neue Mög­lich­kei­ten der Gestal­tung von Gebäu­den und Land­schaf­ten, die als ener­ge­tisch akti­ve Sys­te­me eigen­stän­dig Ener­gie gewin­nen, spei­chern und nut­zen, Ener­gie­flüs­se opti­mie­ren aber auch Ener­gie aus­tau­schen kön­nen. Eine bis­her vor­ran­gig sta­ti­sche Betrach­tung im gestal­te­ri­schen Pro­zess gewinnt zuneh­mend eine dyna­mi­sche Kom­po­nen­te. Die Ent­wick­lung von Ener­gie­land­schaf­ten erfor­dert des­halb eine neue Metho­dik, um die Gestal­tung von inter­agie­ren­den Räu­men (Gebäu­de, Sied­lungs­ge­bie­te) als ver­bun­de­ne Pro­sumen­ten (Pro­du­zen­ten und Kon­su­men­ten) im Ener­gie­sys­tem zu ermög­li­chen.

Damit ent­steht ein deut­lich kom­ple­xe­res Sys­tem in höhe­rer Viel­falt, Ver­bun­den­heit und Orga­ni­siert­heit als das bis­her ein­fach struk­tu­rier­te Ener­gie­sys­tem. Mit hoher Kom­ple­xi­tät eines Sys­tems, des­sen Bere­chen­bar­keit auf Basis der heu­ti­gen, zen­tra­len Steue­rungs­lo­gik abnimmt und das damit eher als selbst orga­ni­sie­ren­des, dyna­mi­sches Sys­tem auto­no­mer Teil­be­rei­che zu betrach­ten ist, tut sich Tech­nik und Poli­tik aber noch schwer. Tech­nik strebt bere­chen­ba­re, rela­tiv ein­fa­che Sys­te­me an. Um besteu­ern zu kön­nen, benö­tigt die Poli­tik ein kon­trol­lier­ba­res Sys­tem. Kom­ple­xi­tät als Grund­la­ge sich ent­wi­ckeln­der dyna­mi­scher Sys­te­me basiert aber auf Viel­falt und damit auf Dif­fe­ren­zie­rung, die bezüg­lich ihrer Ent­wick­lung nicht mehr voll­stän­dig kon­trol­lier­bar ist. Ent­wick­lung erfor­dert also einen not­wen­di­gen Grad an Unord­nung. Um die Gren­ze zwi­schen Ord­nung und Unord­nung zu beherr­schen, bie­tet die Kom­ple­xi­täts­theo­rie Lösungs­an­sät­ze mit selbst regeln­den Sys­te­men, die im Ver­bund über Schnitt­stel­len mit ein­fa­chen Regeln mit­ein­an­der inter­agie­ren. Dies ist Grund­la­ge des Ener­gie­sys­tems mit der zel­lu­la­ren Archi­tek­tur.

Ener­gie­sys­tem mit selbst opti­mie­ren­den Zel­len im Ener­gie­or­ga­nis­mus

Aus­lö­ser war am Anfang ein äußerst meta­pho­ri­scher jedoch gleich­zei­tig extrem pro­duk­ti­ver Begriff des Ener­gie­or­ga­nis­mus. Ein Orga­nis­mus steht sinn­bild­lich für eine kom­ple­xe Form eines ein­zel­nen Betriebs­sys­tems, das auf Basis ener­ge­ti­scher und kom­mu­ni­ka­ti­ver als auch logis­ti­scher Infra­struk­tu­ren sei­ne Exis­tenz gewähr­leis­tet. In einem Orga­nis­mus befin­det sich alles im Fluss, und wie­der­um befin­det sich jener Orga­nis­mus im Fluss sei­ner Umwelt. Obwohl die Gesamt­heit der uns zur Ver­fü­gung ste­hen­den Ener­gie weder erzeugt noch ver­nich­tet wer­den kann (Ener­gie­er­hal­tungs­satz), befin­det sich das, was wir Ener­gie nen­nen, in einem ste­ti­gen Umwand­lungs­pro­zess.

Um die obi­ge Beschrei­bung auto­no­mer Ener­gie­sys­te­me als Bestand­teil eines Ener­gie­sys­tems auf­zu­neh­men, wird hier ein sin­gu­lä­res Ener­gie­sys­tem als eine Zel­le im Ener­gie­or­ga­nis­mus beschrie­ben. Die­se auto­no­me Struk­tur bil­det ein sich selbst opti­mie­ren­des Sys­tem eines Lebens­rau­mes (z.B. Gebäu­de, Stadt­teil, Stadt, Regi­on, Staat sowie trans­na­tio­na­ler Raum), das jeder­zeit und an jedem Ort über die Poten­tia­le und Zustän­de von Ener­gie­ge­win­nung, Spei­che­rung und sei­ne Bedar­fe an Ener­gie Kennt­nis besitzt sowie für den Aus­gleich von Dif­fe­ren­zen in Gewin­nung und Bedarf sor­gen kann. Die Ener­gie­flüs­se wer­den dabei durch eine im Sys­tem inte­grier­te Infra­struk­tur gesteu­ert. Ein Ver­bund sol­cher Ener­gie­zel­len in Form auto­no­mer Ener­gie­sys­te­me bil­det als Domä­ne ein Sys­tem der höhe­ren Ebe­ne (z.B. Ver­bund von Gebäu­den in eine Stadt­ge­biet), wobei die Ver­net­zung der Zel­len in die­ser Domä­ne wie­der­um durch eine Infra­struk­tur erfolgt. Inso­fern ist durch Bil­dung von Domä­nen auf immer höher ange­sie­del­ten Sys­tem­ebe­nen die Ent­wick­lung eines Ener­gie­or­ga­nis­mus mög­lich, in dem sich sub­si­diä­re Ener­gie­kon­zep­te in Wohn­räu­men und städ­ti­schen Lebens­räu­men mit den Bestre­bun­gen nach euro­päi­schen Ener­gie­sys­te­men zur umfas­sen­den Raum­ent­wick­lung in inter­kon­ti­nen­ta­ler Ver­bin­dung nach Nord­afri­ka und Asi­en inte­grie­ren.
Eine Domä­ne besteht als selb­st­op­ti­mie­ren­des Sys­tem wie­der­um aus Sys­te­men, wobei jedes Sys­tem eine inter­ne Infra­struk­tur besitzt sowie durch eine exter­ne Infra­struk­tur die Fähig­keit zur Ver­net­zung mit ande­ren Sys­te­men besitzt.
Die Infra­struk­tur zeich­net sich ins­be­son­de­re dadurch aus, dass auf der Basis von Infor­ma­ti­ons­flüs­sen die Ener­gie­flüs­se zu jeder Zeit und an jedem Ort jeweils zum Aus­gleich zwi­schen Ener­gie­ge­win­nung und Ener­gie­be­darf gere­gelt wer­den kön­nen.  Ener­gie­po­ten­tia­le und -flüs­se auf der Grund­la­ge von Erneu­er­ba­ren Ener­gi­en, die über Ener­gie­in­fra­struk­tu­ren ver­teilt wer­den, sind somit über Kom­mu­ni­ka­ti­ons­in­fra­struk­tu­ren als Infor­ma­ti­ons­flüs­se zu ver­brei­ten. Die Annä­he­rung von Erneu­er­ba­ren Ener­gi­en und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­re­gi­men wur­de ent­spre­chend durch Jere­my Rif­kin im Auf­satz „Die Füh­rung des Weges zur drit­ten indus­tri­el­len Revo­lu­ti­on“ im Jah­re 2008 beschrie­ben.

Andre­as Kieß­ling, 2017, Lei­men