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Netzinfrastruktur im digitalisierten und dezentralisierten Energiesystem

Netzinfrastruktur Im Digitalisierten Und Dezentralisierten Energiesystem

Die Digitalisierung verändert die Energiewelt und stellt neue Anforderungen an die Politik und die Netzinfrastruktur. Was genau sich durch die Energiewende verändert hat und warum die Veränderungen nicht so schnell gehen, wie nötig, das stellt Ihnen Dr. Simon Moser in diesem Interview vor.

Dr. Simon Moser studierte Volkswirtschaft mit Schwerpunkten in den Bereichen Industrieökonomie und Umweltökonomie. Seit 2008 ist er am Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz beschäftigt, seit 2016 als Projektleiter. Simon Moser dissertierte im Bereich Energiepolitik und beschäftigt sich in nationalen und internationalen Projekten mit den Themen Hybridnetze, Energiedienstleistungen, intersektorale Regulierung sowie der Einbindung der Marktakteure im Wandel des Energiesystems.

Dr. Simon Moser

Dr. Simon Moser

Welche Herausforderungen stellt die Digitalisierung an die Netzinfrastruktur? Können Sie uns kurz erläutern, wie die Infrastruktur sich verändern muss und wie wir aufgestellt sind?

Noch vor wenigen Jahren war das Stromnetz darauf ausgerichtet, dass durch wenige zentral gelegene größere Grundlast-, Mittellast- und Spitzenlastkraftwerke Strom bedarfsgerecht erzeugt und in das Hochspannungsnetz eingespeist wurde. Dabei ging der Energiefluss sodann von oben nach unten zu den Verbrauchern; also von den höheren zu den niedrigeren Spannungsebenen.

Darum hinkt die Netzinfrastruktur hinterher

Erneuerbare EnergieMit der „Energiewende“ ist eine Verlagerung dieser bedarfsgerechten beziehungsweise  planbaren Erzeugung hin zu einer zunehmend volatilen Erzeugung mittels PV- und Windkraftanlagen verbunden. Diese vielen kleinen und dezentral gelegenen Erzeugungsanlagen speisen aufgrund ihrer Anlagengröße jedoch nicht ins Übertragungs- sondern ins Verteilernetz, also in die Mittel- und Niederspannungsebene, ein. Da diese Netzebenen ursprünglich nicht zu Einspeisezwecken konzipiert wurden, steht das Elektrizitätssystem vor großen Herausforderungen. Da die Strom- und anderen Energienetze jedoch auf viele Jahre im Voraus ausgelegt sind, können sie derartigen Veränderungen nur langsam nachkommen. Oft vergessen wird auch, dass kein spontaner Switch vom alten zum neuen System gemacht wird, sondern dass es ein Transformationsprozess ist, den die Netzinfrastruktur vom Anfang bis zum Ende tragen und ertragen muss.

Die Netzinfrastruktur muss daher teilweise ausgebaut werden und auch im Verteilernetzbereich „intelligent“, also mit IKT ausgestattet werden.

Das heißt es ist umgekehrt: Nicht die Digitalisierung fordert das Netz, sondern es ist die Energiewende, welche Hoffnungen auf die Digitalisierung setzt: Einsen und Nullen statt Kupfer.

Dr. Simon Moser | Projektleiter | Johannes Kepler Universität Linz

 

Begriffe der Netzinfrastruktur für Einsteiger

Was sind Hybridnetze und Smart Grids und was ist hier der Vorteil?

Für Einsteiger könnte man das Smart Grid so erklären: Die „Digitalisierung“ unterstützt das Stromnetz, um mit den vielen zuvor angesprochenen Veränderungen klarzukommen. Vor allem das Verteilernetz muss zunehmend „intelligent“ werden, um die Vorgänge besser zu verstehen und resilient regeln zu können. Die „Intelligenz“ kann dazu beitragen, dass die Versorgungssicherheit gewährleistet bleibt und dass Netze weniger ausgebaut werden müssen. Smart Grids integrieren dazu intelligente, interagierende Komponenten in das klassische Stromnetz, wobei der Begriff „Netz“ hier alle Teilnehmer umfasst – also auch Erzeuger und Endverbraucher. Smart Meter und regelbare Ortsnetztrafos sind ebenso Teil des Smart Grids wie lastverschiebende Kundinnen und Kunden. Ich sage bewusst nicht Verbraucher, weil damit oft nur ein Gerät verbunden wird.

Erneuerbare Energie / Solar / WindkraftIdealerweise ist auch das Hybridnetz smart, aber hier geht es primär um die effiziente Koppelung der bestehenden Strom-, Gas- und Wärmenetzinfrastrukturen. Hybridnetze werden definiert als ein energiedomänenübergreifendes Energiesystem. In diesem kann die Energie jeweils in ihrer aktuellen Form verbraucht, gespeichert oder transportiert oder aber über eine Konversion in eine andere Energieform gewandelt werden, in der sie wiederum verbraucht, gespeichert oder transportiert werden kann. Zum Beispiel kann das Gasnetz zum Transport genutzt werden, wenn das Stromnetz überlastet ist. Je nach Effizienz und – fast wichtiger – Effektivität der Energiewandlung können sich die Netze gegenseitig entlasten oder gar ersetzen. Die sich ergebenden Möglichkeiten sind auch vor dem Hintergrund gesellschaftlicher Trends wie Regionalität oder der Ablehnung von Transportleitungen zu betrachten.

Die Sektorkopplung betrifft mehr als nur das Stromsystem

Welche Auswirkungen hat die Sektorkopplung auf die Netzinfrastruktur?

Der Begriff Sektorkopplung hat sich als Schlagwort etabliert. Die Sektorkopplung ist üblicherweise breiter zu verstehen als das Hybridnetz, weil sie die Endverbraucher wie zum Beispiel die Industrie oder den Verkehr stärker in die Betrachtungen einbindet. Ich habe mit Expertinnen und Experten darüber diskutiert, wie der Begriff exakt zu verstehen ist und deren Ansichten heben vor allem hervor, dass es unzureichend ist, mit Scheuklappen allein auf das Stromsystem zu blicken. Damit vernachlässigt man in der Praxis logische Interaktionen mit Mobilität, Raumwärme und Prozesswärme, Gas, nichtenergetischen Nutzungen in der Industrie, etc. Daraus ergeben sich neue Lösungsoptionen und Herausforderungen für die Netzinfrastruktur. Eine Betrachtung in einem komplexeren System macht die Sache nicht einfacher, aber realistischer.

Der Blick über die Grenzen

Wie ist Deutschland hier im internationalen Vergleich aufgestellt? Wer sind die Vorreiter?

EnergiewendeDer Vergleich ist schwierig: Smart Grids sind im Energiesektor international ein relevantes Thema, aber die Herausforderungen unterscheiden sich beispielsweise in Korea, Indien, den USA und Mitteleuropa. In Deutschland und Österreich wird seit über fünfzehn Jahren über das optimale System nachgedacht und an den erforderlichen Technologien geforscht. Viele Forschungsinstitute haben sehr technologiespezifisches Knowhow aufgebaut. Andere Wissenschaftler, wie wir am Energieinstitut, haben sich tiefgreifendes Wissen zum System, dessen Wandel und zur Interaktion seiner Komponenten erarbeitet. Anzuerkennen ist jedenfalls, dass einige Energieversorger auch Geld in die Hand nehmen, Demonstrationsprojekte durchführen und wertvolle erste Erfahrungen gewinnen.

Markt und Regulierung, beide natürlich geprägt von den politischen Rahmenbedingungen, scheinen eine vollumfängliche Implementierung des Smart Grids aber noch nicht zuzulassen beziehungsweise erforderlich zu machen.

Herausforderungen für die Politik in Sachen Netzinfrastruktur

Welche sind Ihrer Meinung nach die Trends der nächsten Jahre, die uns in der Energiewirtschaft beschäftigen werden?

Atom- und Kohleausstieg sind Entscheidungen mit europaweit wirksamen Auswirkungen. Eine höhere Relevanz messe ich aber der Pariser Vereinbarung bei. Man hat das Gefühl, dass oft vergessen wird, dass es diesen Vertrag gibt und er unterschrieben ist. Was komplett fehlt, und das hat wesentlich mehr Tragweite, ist eine gesamthafte, europäische, energiedomänen- und energieträgerübergreifende Strategie für die Umsetzung. Das wird zu vielen Verwerfungen, vielen Gewinnern und Verlierern führen. Diese Entwicklungen werden begleitet von den gesellschaftlichen „Megatrends“ wie Individualität und Regionalität; Autarkiebestrebungen und Bürgerenergiegemeinschaften sind logische Konsequenzen. Diese Trends gehen nicht mit einem transeuropäischen Stromnetz und auch nicht unbedingt mit den Zielsetzungen des Smart Grids konform. Daher werden sich diesbezüglich hohe Herausforderungen unter anderem an das Netz und die Politik stellen.

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Claudia Blum

Bei Management Circle bin ich für die Personal-, Produktions- und Soft Skills-Themen zuständig. Ich betreue außerdem den Blog zu den Iran-Veranstaltungen. In diesen Portalen informiere ich Sie stets über alle Trends und Entwicklungen. Ich freue mich auf Ihre Anregungen und einen guten Wissensaustausch.

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