Komplexität als Folge und Chance Treiber der Energiewende

Treiber der Energiewende

Inhaltsverzeichnis

  1. Vor­wort — Dampf­ma­schi­ne im Cyber War
  2. Zusam­men­fas­sung — Inno­va­ti­ons­im­pul­se statt Detailregulierung
  3. Emp­feh­lun­gen zur EEG- und EnWG-Novel­le — Auto­no­mie hin­ter dem Netzanschluss
  4. Trei­ber der Energiewende
  5. Stan­dards sind Bin­de­glied zwi­schen Inno­va­ti­on und Sicher­heit — Gestal­tungs­ebe­nen wirt­schaft­li­cher Entwicklung
  6. Eigen­ver­sor­gung und Energiegemeinschaften
  7. Emp­feh­lun­gen für die Schnitt­stel­le zum Prosumenten
  8. C/sells-Posi­ti­on zum Stu­fen­mo­dell des BMWI zur Wei­ter­ent­wick­lung von Stan­dards für die Digi­ta­li­sie­rung der Energiewende
  9. Tech­ni­sche Detail­re­gu­lie­rung im EEG unter Blick­win­kel der Abgren­zung von Rechts­sys­tem, nor­ma­ti­ver Basis und Innovation
  10. Lab Hybrid — Digi­ta­ler Netz­an­schluss und auto­no­mes Ener­gie­ma­nage­ment — Blau­pau­se für Novel­lie­rung EnWG und EEG

Treiber der Energiewende

Kom­ple­xi­tät ist sowohl Fol­ge der Trans­for­ma­ti­on zu Erneu­er­ba­ren Ener­gien und gleich­zei­tig — als Chan­ce zur auto­no­men Gestal­tung und zum nach­hal­ti­gen Wachs­tum für Alle — Trei­ber der Energiewende

Komplexität und Flexibilität

Die mensch­li­che Gesell­schaft bil­det schon immer ein hoch kom­ple­xes Sys­tem. Die Infor­ma­ti­ons­flüs­se im sozia­len und kul­tu­rel­len Kon­text sowie die Ener­gie- und Stoff­flüs­se zur Wech­sel­wir­kung in Wirt­schaft und Han­del sind die Grund­la­ge eines Netz­wer­kes mit viel­fäl­ti­gen Ver­bin­dun­gen zwi­schen den Tei­len der Gesellschaft.

Nun ste­hen kom­ple­xe Sys­te­me immer ein wenig am Abgrund ihrer Exis­tenz. Manch­mal kann eine Gesell­schaft eine sehr lan­ge Über­le­bens­dau­er vor­wei­sen. Dazu gehö­ren das Reich der Ägyp­ter oder das Römi­sche Impe­ri­um. Die schein­ba­re Sta­bi­li­tät einer Gesell­schaft zer­bricht aber teil­wei­se schon nach weni­gen Jahrzehnten.

Die Kom­ple­xi­tät von Sys­te­men ist durch Viel­falt, Ver­net­zung und die Anzahl der Orga­ni­sa­ti­ons­for­men geprägt. Wenn die Anzahl der Ele­men­te und ihrer Merk­ma­le, der Ver­net­zungs­grad sowie die zuge­hö­ri­gen Orga­ni­sa­ti­ons­for­men einen bestimm­ten Umfang über­schrei­ten, kann der Wech­sel in das Cha­os die Fol­ge sein [Luh­mann, Niklas (2017), S. 167], [Kauff­man, S. (09/1998)]. Das Sys­tem beginnt auf Grund­la­ge der viel­fäl­ti­gen Beein­flus­sun­gen zu schwin­gen und kann zerbrechen.

Kom­ple­xi­tät lässt sich in Form meta­sta­bi­ler Zustän­de beherr­schen, wenn das Gesamt­sys­tem in klei­ne­re Ein­hei­ten zer­legt wird, die mit­ein­an­der nach fest­ge­leg­ten Regeln inter­agie­ren. Dazu exis­tie­ren Vor­schlä­ge einer zel­lu­lä­ren Sys­tem­ge­stal­tung sowie von zel­lu­lä­ren Auto­ma­ten [Ger­hardt, M.; Schus­ter, H. (01/1995)], [‘t Hooft, G. (09/2016)], [Wolf­ram, S. (02/1994)].

Die Beherr­schung kom­ple­xer Sys­te­me basiert wei­ter­hin auf der Nut­zung dämp­fen­der Ele­men­te. Was kann aber dämp­fend auf ein Sys­tem wir­ken? Hier kommt der Begriff der Fle­xi­bi­li­tät in das Spiel. Ver­bun­de­ne Ele­men­te wir­ken mit­ein­an­der fle­xi­bel, wenn sie bezüg­lich ihrer Inter­ak­tio­nen ver­schie­de­ne Hand­lungs­mög­lich­kei­ten besit­zen.  Star­re, unfle­xi­ble Regeln kön­nen Sys­te­me zum Schwin­gen brin­gen, wie der Gleich­schritt auf Brü­cken. Fle­xi­ble Hand­lun­gen dämp­fen dage­gen die Aus­wir­kun­gen der Inter­ak­tio­nen auf das Gesamtsystem.

Nun, dies war gleich zu Beginn schwer ver­dau­li­che Kost. Aber wir wol­len Ver­än­de­rungs­pro­zes­se im Hin­blick auf das Ver­hält­nis von zen­tral orga­ni­sier­ten Regeln und der Gestal­tungs­kraft der Gesell­schaft beleuch­ten. So benö­ti­gen wir noch ein wenig Geduld.

Transformation des Energiesystems und Abgabe von Kontrolle

Die Trei­ber der Ener­gie­wen­de füh­ren neben neu­en Groß­pro­jek­ten zu einem dezen­tra­le­ren und klein­tei­li­ge­ren Sys­tem. Wind- und Solar­an­la­gen als Ein­zel­an­la­gen besit­zen eine gerin­ge­re Leis­tung als Groß­kraft­wer­ke. Die gleich­zei­tig ein­her­ge­hen­de zuneh­men­de Elek­tri­fi­zie­rung der Wär­me­er­zeu­gung und der Mobi­li­tät bie­tet neue Mög­lich­kei­ten. Erneu­er­ba­re Ener­gie fle­xi­bel zu nut­zen, stellt das Ener­gie­sys­tem aber vor neue Koor­di­na­ti­ons­her­aus­for­de­run­gen. Das Anlie­gen nach Kon­trol­le führt oft zu zen­tral orga­ni­sier­ten Kon­zep­ten. Jedoch kann die Lösung bei wach­sen­der Kom­ple­xi­tät der Koor­di­na­ti­on auch in dezen­tra­len Struk­tu­ren lie­gen. Außer­dem erhöht die damit ver­bun­de­ne Betei­li­gung in der Regel die Moti­va­ti­on, sich an Trans­for­ma­ti­ons­pro­zes­sen zu beteiligen.

Mit dezen­tral gewon­ne­ner Ener­gie wird es mög­lich, Quar­tiers- und Stadt­ent­wick­lung neu zu gestal­ten. Sie gibt den­je­ni­gen, die bereits heu­te Kli­ma­schutz vor­an­trei­ben, Mög­lich­kei­ten zur Ent­wick­lung der Infra­struk­tur und der Funk­tio­nen in Gebäu­den, Quar­tie­ren und Area­len. Neue Geschäfts­mo­del­le füh­ren zu neu­er Wert­schöp­fung in Ort­schaf­ten und Regio­nen, aber auch zur Eigen­ge­stal­tung oder zur Teil­ha­be in Ener­gie­ge­mein­schaf­ten. Betei­li­gung bedeu­tet somit die geteil­te Ver­ant­wor­tung zur Orga­ni­sa­ti­on des Ener­gie­sys­tems im Wech­sel­spiel von auto­no­mer Gestal­tung und Steue­rung sowie der Mit­wir­kung im Gesamtsystem.

Betei­li­gung und auto­no­me Gestal­tung füh­ren aber durch die gro­ße Zahl von Akteu­ren sowie die Fül­le unter­schied­li­cher tech­ni­scher Kom­po­nen­ten, Lösun­gen und Schnitt­stel­len zu einer bis­her nicht gekann­ten Viel­falt im Ener­gie­sys­tem. Dezen­tra­li­sie­rung und Digi­ta­li­sie­rung beför­dern Viel­falt und wer­den umge­kehrt von ihr befeu­ert. Viel­falt ist eine Her­aus­for­de­rung, da die Kom­ple­xi­tät steigt, aber auch Chan­ce für Inno­va­tio­nen. Somit ist Viel­falt sowohl Ergeb­nis als auch Ziel der Ent­wick­lun­gen. Auto­no­mie ermög­licht viel­fäl­ti­ge Gestal­tung. Die Ver­bin­dung zwi­schen auto­no­men Akteu­ren gewähr­leis­tet Aus­tausch und Sicher­heit in der Gemein­schaft. Regeln sowie eine gemein­sa­me nor­ma­ti­ve Basis sind Mit­tel zur Beherr­schung von Vielfalt.

Betei­li­gung und auto­no­me Gestal­tung zer­le­gen das Ener­gie­sys­tem qua­si in Teil­sys­te­me, in Zel­len, was ent­spre­chend unse­rer Ein­füh­rung Mit­tel zur Beherr­schung von Kom­ple­xi­tät ist.

Recht auf Eigenversorgung und autonome Gestaltung

Ver­schie­de­ne Stu­di­en, Simu­la­tio­nen und Pro­jek­te beschäf­ti­gen sich mit der zel­lu­lä­ren Gestal­tung des Ener­gie­sys­tems [Buch­holz, B., Kieß­ling, A., & Nest­le, D. (2009)], [Mül­ler, Schmeck, Unge­rer (2011)], [Kieß­ling, A., & Hart­mann, G. (2019)], [Abris­hambaf, Omid et. al. (11/2019)], [Zhou, Yin­gya et. al. (07/2017)], [DIGGRID. (2018)], [VDEETG – Arbeits­kreis Ener­gie­ver­sor­gung 4.0], [Pro­g­nos et. al. (2016)], [Rei­ner Lemoi­ne Insti­tut. (2013)].

In die­sen Rah­men ord­nen sich auch die natio­na­len Pro­jek­te Modell­stadt Mann­heim [Kieß­ling, Andre­as. Nie­mann, Micha­el. Schmitt, Frie­der. (2013)] sowie C/sells in den vom Bun­des­wirt­schafts­mi­nis­te­ri­um geför­der­ten Pro­gram­men E‑Energy und SINTEG (Schau­fens­ter intel­li­gen­te Ener­gie) als auch ein in Däne­mark ange­sie­del­tes Pro­jekt [Cell Pro­ject] ein.

Wäh­rend das Ener­gie­sys­tem seit Ende des 19. Jahr­hun­derts von zen­tra­len Füh­rungs­kon­zep­ten geprägt war, ermög­li­chen Erneu­er­ba­re Ener­gie­quel­len den Über­gang zu dezen­tra­len Energiekonzepten.

Die euro­päi­sche Uni­on nimmt die­se Ziel­stel­lung mit der Richt­li­nie zu Erneu­er­ba­ren Ener­gien [EU Richt­li­nie 2018/2001/EG. (12/2018)]zur Stär­kung der Eigen­nut­zung und der gemein­schaft­li­chen Nut­zung selbst gewon­ne­ner Ener­gie auf. Die Richt­li­nie zielt auf ein hohes Maß an Betei­li­gung an den Chan­cen Erneu­er­ba­rer Ener­gien in den Kom­mu­nen sowie der Bür­ger als auch klei­ner und mitt­le­rer Unternehmen.

Beson­de­re Ziel­stel­lung ist die Erschlie­ßung der Mög­lich­kei­ten, die Inno­va­ti­on und eine nach­hal­ti­ge, wett­be­werbs­för­dern­de Ener­gie­po­li­tik zum Wirt­schafts­wachs­tum bie­ten. Es wird fest­ge­stellt, dass durch Inves­ti­tio­nen in die loka­le und regio­na­le Pro­duk­ti­on von Ener­gie aus erneu­er­ba­ren Quel­len sich in den Mit­glied­staa­ten und ihren Regio­nen beträcht­li­che Chan­cen zur Ent­wick­lung loka­ler Unter­neh­men, nach­hal­ti­ges Wachs­tum und die Ent­ste­hung hoch­wer­ti­ger Arbeits­plät­ze ergeben.

Das Pro­jekt C/sells schließt dazu, dass der Erfolg der Ener­gie­wen­de nur durch die Viel­falt, Par­ti­zi­pa­ti­on und Hand­lungs­mög­lich­kei­ten der Bür­ger, der Unter­neh­men, der Kom­mu­nen und Regio­nen zu errei­chen ist.

Die­ser Ansatz benö­tigt einen ange­pass­ten Hand­lungs­rah­men. Ein staat­lich orga­ni­sier­tes Rechts­sys­tem sowie die Gestal­tung der tech­ni­schen Umset­zung mit dezen­tra­len Lösun­gen durch die Viel­falt der Betei­lig­ten ste­hen dabei oft im Wider­spruch. Des­halb wird nach­fol­gend die­ses Wech­sel­spiel betrachtet.

Ohne Ertüch­ti­gung der exter­nen und inter­nen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­we­ge der Gebäu­de kön­nen loka­les Ener­gie­ma­nage­ment sowie Ein­bin­dung in Ener­gie­ge­mein­schaf­ten und exter­ne Märk­te nicht erfolg­reich sein. Dabei ist der Gebäu­de­ei­gen­tü­mer zu för­dern, ohne des­sen Inves­ti­tio­nen der not­wen­di­ge Zubau Erneu­er­ba­rer Ener­gie in Gebäu­den nicht zu errei­chen ist. Eine Umschich­tung aus Mit­teln der Gebäu­de­däm­mung scheint dazu sinnvoll.

Quellen

[Abris­hambaf, Omid et. al. (11/2019)] Aut­hor: Omid Abris­hambaf, Fer­nan­do Lez­a­ma, Pedro Faria, Zita Vale. Towards tran­sac­ti­ve ener­gy sys­tems — An ana­ly­sis on cur­rent trends. Publi­ca­ti­on: Ener­gy Stra­tegy Reviews 26:1–15. Publisher: Else­vier. Date: 
[Zhou, Yin­gya et. al. (07/2017)] Aut­hor: Yin­gya Zhou, Wei­dou Ni, and Zhao Zhu. Archi­tec­tu­re of Ener­gy Inter­net and Its Tech­no­lo­gies in Appli­ca­ti­on Review­ed. Publi­ca­ti­on: Jour­nal of Clean Ener­gy Tech­no­lo­gies, Vol. 5, No. 4. Date: DOI: 10.18178/JOCET.2017.5.4.391. ISSN 1793–821X (Print). Novem­ber 2019.
[VDEETG – Arbeits­kreis Ener­gie­ver­sor­gung 4.0] Stu­die Zel­lu­la­res Ener­gie­sys­tem – Ein Bei­trag zur Kon­kre­ti­sie­rung des zel­lu­la­ren Ansat­zes mit Hand­lungs­emp­feh­lun­gen. VDE ETG. Frank­furt am Main. Mai 2019
[Rei­ner Lemoi­ne Insti­tut. (2013)] Ver­gleich und Opti­mie­rung von zen­tral und dezen­tral ori­en­tier­ten Aus­bau­pf­a­den zu einer Strom­ver­sor­gung aus Erneu­er­ba­ren Ener­gien in Deutsch­land. Stu­die im Auf­trag von Hale­aka­la Stif­tung, 100 Pro­zent Erneu­er­bar Stif­tung, Bun­des­ver­band mit­tel­stän­di­sche Wirt­schaft. Ber­lin. 21. Okto­ber 2013
[Pro­g­nos et. al. (2016)] Pro­g­nos, Ener­gie Cam­pus Nürn­berg; Fried­rich-Alex­an­der Uni­ver­si­tät Erlan­gen-Nürn­berg. (2016). Dezen­tra­li­tät und zel­lu­la­re Opti­mie­rung – Aus­wir­kun­gen auf den Netz­aus­bau­be­darf. Stu­die im Auf­trag der N‑ERGIE Akti­en­ge­sell­schaft, Ber­lin und Nürn­berg; 07.10.2016.
[Mül­ler, Schmeck, Unge­rer (2011)] Her­aus­ge­ber: Mül­ler-Schlo­er, Chris­ti­an, Schmeck, Hart­mut, Unge­rer, Theo (Eds.): Orga­nic Com­pu­ting — A Para­digm Shift for Com­plex Sys­tems. Taschen­buch (Eng­lisch). Birk­häu­ser (2011), Auf­la­ge 6. Mai 2011. ISBN-13: 978–3034801294
[Kieß­ling, A., & Hart­mann, G. (2019)] Kieß­ling, Andre­as (Hrsg.).; Hart­mann, Gun­nar. Ener­gie zyklisch den­ken. 136 S. 2. Auf­la­ge: Janu­ar 2019. Paper­back, ISBN: 978–3‑7469–7427‑9. Hard­co­ver, ISBN: 978–3‑7469–7428‑6. E‑Book, ISBN: 978–3‑7469–7429‑3. Ham­burg, tre­di­ti­on GmbH. Autoren­sei­te: https://tredition.de/autoren/andreas-kiessling-24871/
[Buch­holz, B., Kieß­ling, A., & Nest­le, D. (2009)] Indi­vi­du­al cus­to­mers influence on the ope­ra­ti­on of vir­tu­al power plants (Vol. PES ’09). Cal­ga­ry; 26–30 July: Power & Ener­gy Socie­ty Gene­ral Mee­ting. doi:Digital Object Iden­ti­fier: 10.1109/PES.2009.5275401
[Kauff­man, S. (09/1998)] Der Öltrop­fen im Was­ser. Cha­os, Kom­ple­xi­tät, Selbst­or­ga­ni­sa­ti­on in Natur und Gesell­schaft. Piper Ver­lag GmbH. Mün­chen, 09/29918. ISBN-10: 3492035493. ISBN-13: 978–3492035491
[Luh­mann, Niklas (2017)] Niklas Luh­mann. Ein­füh­rung in die Sys­tem­theo­rie. Taschen­buch (Deutsch). Carl-Auer Ver­lag GmbH; 7. Auf­la­ge (1. Janu­ar 2017). ISBN-13 : 978–3896708397
[Ger­hardt, M.; Schus­ter, H. (01/1995)] Das digi­ta­le Uni­ver­sum: Zel­lu­lä­re Auto­ma­ten als Model­le der Natur. Braunschweig/Wiesbaden. Vieweg+Teubner Ver­lag. Auf­la­ge: 1995 (1. Janu­ar 1995). ISBN-10: 9783322850065. ISBN-13: 978–33228500
[‘t Hooft, G. (09/2016)] The Cel­lu­lar Auto­ma­ton Inter­pre­ta­ti­on of Quan­tum Mecha­nics: Fun­da­men­tal Theo­ries of Phy­sics, Band 185. Berlin/Heidelberg. Sprin­ger. Auf­la­ge: 1st ed. 2016 (13. Sep­tem­ber 2016). ISBN-10: 9783319412849. ISBN-13: 978–3319412849

[Wolf­ram, S. (02/1994)]. Cel­lu­lar Auto­ma­ta And Com­ple­xi­ty: Coll­ec­ted Papers. Bol­der, Colo­ra­do. West­view Press. Auf­la­ge: 1994 (21. Febru­ar 1994). ISBN-10: 9780201626643. ISBN-13: 978–0201626643

Andre­as Kieß­ling, ener­gy design

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