Smart Grids

Smart Grids und die Energiewende

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.

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