Smart Grids und die Energiewende

Smart Grids – Nicht nur ein Beitrag sondern Säule der Energiewende

Smart Grids
Smart Grids, copyright © MVV Energie AG, 2009

Smart Grids — Infrastruktur der Energiewende

Die glo­ba­le Situa­ti­on erfor­dert die Scho­nung natür­li­cher Res­sour­cen. Dar­aus resul­tiert die gesell­schaft­li­che Not­wen­dig­keit zur Trans­for­ma­ti­on des Ener­gie­sys­tems zu Kreis­läu­fen mit höchs­ter Ener­gie­ef­fi­zi­enz unter dem Vor­rang Erneu­er­ba­rer Ener­gi­en. Die Erschlie­ßung aller Poten­tia­le an Erneu­er­ba­ren Ener­gi­en sowie der Sys­temum­bau auf Basis von Smart Grids ist nur bei brei­ter gesell­schaft­li­cher Akzep­tanz umzu­set­zen. Akzep­tanz von Ver­än­de­rungs­pro­zes­sen erfor­dert Trans­pa­renz durch Ver­mitt­lung von Wis­sen über Zusam­men­hän­ge und wirt­schaft­li­che Chan­cen für alle Betei­lig­ten. Wis­sen über Chan­cen zur Par­ti­zi­pa­ti­on an der ener­gie­wirt­schaft­li­chen Wert­schöp­fung führt zum Enga­ge­ment aller gesell­schaft­li­chen Kräf­te, inter­dis­zi­pli­nä­rer Zusam­men­ar­beit und gestal­ten­der Kraft.

Herausforderungen höherer Komplexität

Dabei wer­den pri­va­te und unter­neh­me­ri­sche Zie­le, kom­mu­na­le und regio­na­le Ener­gie­kon­zep­te gleich­be­rech­tigt in gesamt­staat­li­che und euro­päi­sche Anfor­de­run­gen ein­ge­ord­net, um Sub­si­dia­ri­tät zu gewähr­leis­ten und Glo­ba­li­sie­rung zu ermög­li­chen. Hohe Ver­sor­gungs­si­cher­heit ent­steht weder durch zen­tra­li­sier­te Sys­te­me noch durch regio­na­le Ego­is­men. Dies bringt wie­der­um vier grund­le­gen­de Her­aus­for­de­run­gen mit sich.

Ers­tens führt die Brei­te erneu­er­ba­rer Ener­gie­quel­len, deren Wand­lung zu Elek­tri­zi­tät, Wär­me und Gas sowie die Anwen­dung im Ver­kehrs­sek­tor, im Wohn­be­reich, Gewer­be und in Indus­trie zur Viel­falt neu­er Ener­gie­flüs­se. Zwei­tens wird die Dezen­tra­li­tät zum Kenn­zei­chen neu­er Wert­schöp­fungs­chan­cen in Regio­nen, in Kom­mu­nen sowie bei den Bür­gern und Unter­neh­men, die eine vom Ver­brauchsort ent­fern­ten Erzeu­gung mit Wind­ener­gie in den Mee­ren und Son­nen­en­er­gie aus der nord­afri­ka­ni­schen Wüs­te weit­ge­hend unter­stützt. Die drit­te Her­aus­for­de­rung besteht in der Beherr­schung der Vola­ti­li­tät, also des schwan­ken­den Ange­bo­tes an Erneu­er­ba­ren Ener­gi­en. Zuletzt, aber nicht als weni­ger gro­ße Auf­ga­be, ist vier­tens die Kom­ple­xi­tät der Steue­rung dezen­tra­ler Ener­gie­sys­te­me und ver­netz­ter Ener­gie­flüs­se zu beherr­schen.

Zellulares Konzept — Lösungsmodell zur Beherrschung von Komplexität

Die sich hier­bei erge­ben­den viel­fäl­ti­gen Betei­li­gun­gen der Pro­sumer als Entre­pre­neurs im ener­gie­wirt­schaft­li­chen Netz­werk, Auto­no­mie­be­stre­bun­gen und bidi­rek­tio­na­le Ener­gie­flüs­se sind in ein natio­na­les und euro­päi­sches Ver­bund­sys­tem ein­zu­ord­nen. Die dar­aus erwach­sen­de Kom­ple­xi­tät ist nicht mehr durch eine allei­ni­ge Sys­tem­ver­ant­wor­tung zu beherr­schen. Ein zel­lu­la­res Steue­rungs­kon­zept für Ener­gie­net­ze unter­stützt, zen­tra­le und dezen­tra­le Ver­bun­den­heit, Abstim­mun­gen zwi­schen Net­zen, regio­na­le Markt- und Netz­me­cha­nis­men her­zu­stel­len sowie Infor­ma­ti­ons­si­cher­heit und Daten­schutz im Netz zu gewähr­leis­ten.

Die resul­tie­ren­den Ver­än­de­run­gen betref­fen das gesam­te Ener­gie­sys­tem sowie alle dar­in agie­ren­den Akteu­re. Netz­ver­stär­ken­de Maß­nah­men in den Über­tra­gungs- und Ver­tei­lungs­net­zen zum Trans­port last­fer­ner Ener­gie­ka­pa­zi­tä­ten sowie zur Beherr­schung dezen­tra­ler Ener­gie­flüs­se wech­seln­der Rich­tung gehö­ren sicher­lich zum Fun­dus not­wen­di­ger Schrit­te beim Sys­temum­bau. Die Dis­kus­si­on um den Netz­aus­bau ist aber nicht hin­rei­chend, da die­ser Aspekt nur eine Säu­le der Ener­gie­wen­de ist.

Gestaltung von Flexibilität als Grundlage des zellularen Konzeptes

Ein wei­te­rer Aspekt ergibt sich auf Grund­la­ge der neu­en Her­aus­for­de­run­gen dar­in, dass viel­fäl­ti­ge Fle­xi­bi­li­tä­ten von Ener­gie­flüs­sen zum Aus­gleich zwi­schen Regio­nen, zwi­schen Netz­be­rei­chen, bei der Ener­gie­bi­lan­zie­rung von Markt­ak­teu­ren sowie zur Lösung von Netz­pro­ble­men benö­tigt wer­den. Zu den Mit­teln der Fle­xi­bi­li­sie­rung gehö­ren Ver­brauchs- und Erzeu­gungs­steue­rung, Spei­che­rung sowie Ener­gie­im­por­t/-export zwi­schen den Netz­hier­ar­chi­en aber auch zwi­schen sub­si­dä­ren Inter­es­sen und euro­päi­schen Ver­bund­märk­ten. Ins­be­son­de­re wird vier­tens die Fle­xi­bi­li­sie­rung der Ener­gie­flüs­se durch inte­grier­te Trans­port­pro­zes­se von Elek­tri­zi­tät, Gas und Wär­me in als Poly­net­ze gesteu­er­ten Ver­bund­net­zen erreicht.

Die Erschlie­ßung der beschrie­be­nen Fle­xi­bi­li­täts­op­tio­nen erfor­dert jedoch neue Mecha­nis­men im Ener­gie­markt. Das heu­ti­ge Markt­de­sign ist nicht geeig­net, den Vor­rang Erneu­er­ba­rer Ener­gi­en in wirt­schaft­li­cher Wei­se abzu­bil­den. Inso­fern ist das neue Markt­de­sign als kon­sis­ten­ter Rah­men gesetz­li­cher Ver­än­de­run­gen und regu­la­to­ri­scher Anpas­sun­gen zu gestal­ten.

Liegenschaften als Energiezellen im Smart Grid

Der Inte­gra­ti­on der Lie­gen­schaf­ten in Markt- und Netz­pro­zes­se kommt dabei eine ent­schei­den­de Bedeu­tung zu. Dies umfasst die Steue­rung von Ener­gie­er­zeu­gung und Ener­gie­ein­satz, die Markt­in­te­gra­ti­on der dezen­tra­len Erzeu­gungs­an­la­gen sowie drit­tens die Ener­gie­ef­fi­zi­enz­stei­ge­rung. Grund­la­ge dafür ist die Ver­bin­dung der Ener­gie­in­fra­struk­tur und des Ener­gie­mark­tes mit den Ener­gie­flüs­sen in den Lie­gen­schaf­ten der Netz­nut­zer mit­tels Infor­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gie. Somit benö­ti­gen Markt- und Netz­funk­tio­nen ein erwei­ter­tes Ener­gie­in­for­ma­ti­ons­sys­tem, das gemein­sam mit der heu­ti­gen Infra­struk­tur der Ener­gie­net­ze unter dem Begriff Smart Grid dis­ku­tiert wird.

Da die­se infor­ma­ti­ons­tech­ni­sche Infra­struk­tur nicht für die not­wen­di­ge Markt- und Netz­in­te­gra­ti­on mehr­fach benö­tigt wird, aber Anrei­ze zur Ent­wick­lung der not­wen­di­gen Infor­ma­ti­ons­tech­nik durch einen Akteur für ande­re Akteu­re feh­len, sind Ver­ant­wort­lich­kei­ten und die Finan­zie­rungs­rah­men­be­din­gun­gen zu defi­nie­ren. Im Sin­ne einer volks­wirt­schaft­lich opti­mier­ten Lösung sowie der wei­te­ren Gewähr­leis­tung von Ver­sor­gungs­si­cher­heit und Infor­ma­ti­ons­si­cher­heit in einer ver­net­zen kri­ti­schen Infra­struk­tur wird die gerich­te­te Moder­ni­sie­rung der Ener­gie­netz­ein­fra­struk­tur mit Infor­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gi­en zu intel­li­gen­ten Net­zen als Smart Grid aus elek­tro­tech­ni­schen und infor­ma­ti­ons­tech­ni­schen Bau­stei­nen bis hin zu den Lie­gen­schaf­ten durch den Ver­tei­lungs­netz­be­trei­ber emp­foh­len. Dabei ist die­se Infra­struk­tur beim Auf­bau durch einen regu­lier­ten Akteur dis­kri­mi­nie­rungs­frei allen Markt­ak­teu­ren zur Ver­fü­gung zu stel­len.

Smart Grids als Infrastrukturen von Smart Cities

Betont wur­de, dass einer­seits Smart Grids die elek­tro­tech­ni­sche und infor­ma­ti­ons­tech­ni­sche Infra­struk­tur für neue Markt- und Netz­funk­tio­nen im trans­for­mier­ten Ener­gie­sys­tem abbil­den, aber ander­seits die not­wen­di­ge Fle­xi­bi­li­sie­rung der Ener­gie­flüs­se die Bil­dung von gemein­sam gesteu­er­ten Poly­net­zen aus den Medi­en Elek­tri­zi­tät, Gas und Wär­me sowie deren Nut­zung im Ver­kehrs­sek­tor und den Lie­gen­schaf­ten erfor­dert. Inso­fern ent­wi­ckeln sich Smart Grids zu umfas­sen­den intel­li­gen­ten Infra­struk­tu­ren als Grund­la­ge für die Ent­wick­lung der intel­li­gen­ten Stadt der Zukunft. Regio­na­len Netz­be­trei­bern eröff­nen sich damit neue Chan­cen bei der Gestal­tung von Smart Grids als Lebens­adern zukünf­ti­ger Smart Cities.

Der welt­wei­te Pro­zess der Urba­ni­sie­rung sowie die Anstren­gun­gen zu höhe­rer Ener­gie­ef­fi­zi­enz und Res­sour­cen­scho­nung bie­tet Deutsch­land als Export­land bedeu­ten­de Chan­cen bei der Erlan­gung der welt­wei­ten Vor­rei­ter­rol­le auf dem neu­en Tech­no­lo­gie­ge­biet Smart Grids und damit in der Sicher­stel­lung der wirt­schaft­li­chen Stär­ke durch Kon­zen­tra­ti­on auf ein für die Zukunft ent­schei­den­des Betä­ti­gungs­feld.

Die Ener­gie­wen­de sowie der dafür not­wen­di­ge Auf­bau von Smart Grids als wich­ti­ge Säu­le kann aber nur durch kohä­ren­te Gestal­tung des ener­gie­wirt­schaft­li­chen und regu­la­to­ri­schen Rah­mens zum Markt­de­sign für Fle­xi­bi­li­tä­ten, regio­na­len Mecha­nis­men in Ver­bund­märk­ten, zur Defi­ni­ti­on neu­er Pro­zes­se mit stan­dar­di­sier­ter Kom­mu­ni­ka­ti­on, zu neu­er Tech­no­lo­gie­aus­stat­tung, zu Infor­ma­ti­ons­si­cher­heit und Daten­schutz sowie zur Ver­ant­wor­tung für die Infra­struk­tur­ent­wick­lung von Smart Grids gelin­gen.

Smart Grids stel­len die intel­li­gen­te Ener­gie­in­fra­struk­tur für regio­na­le Betei­li­gung und über­re­gio­na­le Ver­bun­den­heit im effi­zi­en­ten und inte­grier­ten Ener­gie­sys­tem auf Grund­la­ge Erneu­er­ba­rer Ener­gi­en dar.

Andreas Kießling
Über Andreas Kießling 42 Artikel
Andreas Kießling hat in Dresden Physik studiert und lebt im Raum Heidelberg. Er beteiligt sich als Freiberufler und Autor an der Gestaltung nachhaltiger Lebensräume und zugehöriger Energiekreisläufe. Dies betrifft Themen zu erneuerbaren und dezentral organisierten Energien. Veröffentlichungen als auch die Aktivitäten zur Beratung, zum Projektmanagement und zur Lehre dienen der Gestaltung von Energietechnologie, Energiepolitik und Energieökonomie mit regionalen und lokalen Chancen der Raumentwicklung in einer globalisierten Welt.

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