Wandel der Energiewirtschaft

Die Energiewirtschaft befindet sich im Umbruch. Die erneuerbaren Energien (EE) Technologien im Zusammenspiel mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) verändern nicht nur das gesamte Energiekreislaufsystem nachhaltig. Als Schlüsseltechnologien sorgen EE und IKT dafür, dass die Energiewelt von morgen im neuen Gewand erscheint – smarter, autarker und vor allem vernetzter mit einer Vielzahl an neuen Möglichkeiten und Anwendungen.

Energiesektor als Auslöser einer umfassenden Transformation

Der Energiesektor ist Auslöser für eine umfassende Transformation auf allen Ebenen und Bereichen über die einzelnen Sektoren wie Strom, Wärme und Mobilität hinaus. Wachsende Anforderungen und neue Aufgaben stehen damit nicht nur den Akteuren der Energiewirtschaft bevor. Energiewende und Digitalisierung sind der Beginn globaler Megatrends. Sie tangieren alle Bereiche wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Lebens.

Sie bringen nicht nur neue Möglichkeiten für den Energiesektor. Gepaart mit digitalen Lösungen bilden sich in den kommenden Jahren neue Infrastrukturen heraus. Das Bild von Städten und ländlichen Räumen wird immer mehr durch smarte Technologien in Verbindung mit moderner Architektur und modernem Design geprägt. Das wiederum wird Lebensräume und -gewohnheiten der Menschen ändern. Die Transformation des Energiesystems bewirkt somit weitreichende Veränderungen.

Smart Cities und Smart Solutions

Bereits heute zeichnen sich eine Vielzahl neuer smarter Lösungen in Form von Produkten und Services am Markt ab. So verbreiten sich Smart Home Technologien zunehmend, die eine intelligente, vernetzte, automatische und ferngesteuerte Nutzung von Haustechnik erlauben. Sie tragen zur Steigerung von Wohnkomfort und Sicherheit bei. Zugleich leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung von Energieverbräuchen. Das Marktpotenzial solch smarter Lösungen ist enorm, ebenso wie dessen Marktwachstum.

Smarte Technologien schaffen nicht nur Mehrwert in Form von Produkten und Anwendungen für Endkunden. Sie verändern ebenso Städte und Infrastruktur. Was sich an grünen und smarten Lösungen im Kleinen abzeichnet, wird sich auf größere Einheiten wie Städte und Kommunen übertragen. Die Städte von morgen sind smart und grün.

Was zeichnet smarte Cities aus? Kennzeichen von Smart Cities sind intelligente, flexible Energiesysteme, energieeffiziente Gebäude und elektrisch gesteuerte Verkehrsnetze.

Mit fortschreitender Urbanisierung bilden sich künftig neue Technologien vor allem in Städten aus. Sie werden als erstes Antworten auf globale Fragen, wie Klimawandel, demographischer Wandel, Ressourcenknappheit und steigenden Wohlstand geben müssen. Gefragt sind intelligente, effiziente, nachhaltige, emissionsfreie, leise und saubere Lösungen. 

Schlüsselkomponenten für die Zukunft der Energiewende

Damit Smart Cities Realität werden, braucht es jedoch eine vernetzte Infrastruktur, die alle Bereiche städtischen Lebens umfasst. Angefangen von der Energieversorgung über Wärme, Gebäude und Verkehr. Das bedingt ein Zusammenwachsen der Sektoren. Erst wenn die Energiewende als Sektor übergreifende Systemwende verstanden wird, kann auf viele Fragen Antworten gegeben und die künftigen Herausforderungen gelöst werden. Smarte Technologien sind in der Lage, alle Teile des Systems miteinander zu verbinden.

Speicherlösungen als Bindeglied für die einzelnen Sektoren

Speichertechnologien wiederum spielen für die Sektorkopplung eine Schlüsselrolle. Auch sie benötigen eine intelligente Vernetzung, um ihr gesamtes Potenzial zu entfalten. Die Aufgabe ist, sowohl die unterschiedlichen zur Verfügung stehenden erneuerbaren Energien als auch die verschiedenen Sektoren und Märkten zusammen zu bringen. Hier stellen sich Fragen, wie sich die einzelnen Sektoren im Zusammenspiel mit Energiespeichertechnologien intelligent verbinden lassen? Welche technischen Lösungen bereits verfügbar sind und welche Rahmenbedingungen benötigt werden?

Speicherlösungen können zudem ein zentrales Hemmnis der Energiewende überwinden helfen, nämlich das der zeitlichen und örtlichen Entkopplung von Stromerzeugung und Nachfrage. Durch sie ließe sich erneuerbar erzeugte Energie zu jeder Zeit an jedem Ort nutzbar machen. Insbesondere im Zusammenhang mit PV-Anlagen auf Einfamilienhäusern ist eine starke Marktdynamik zu erwarten. Damit einher geht, dass Energieversorgern in Zukunft ein großer Kundenkreis wegbrechen kann, wenn sich immer mehr Haushalte in Deutschland als Prosumer autark mit Energie versorgen. Gleichzeitig erwachsen daraus Chancen für Anbieter, die diese Kundengruppe mit autarken Lösungen versorgen.   

Doch nicht nur für den Endverbraucher bieten Speicher Potenziale. Für erneuerbare Anlagenparks gewinnt die Speicherung großer Energiemengen ebenfalls an Bedeutung. Zugleich verändern sich damit die Anforderungen der Anlagenbetreiber, Industrie und Stadtwerke. Auch hier sind passende Rahmenbedingungen gefragt. Schon in absehbarer Zeit könnten Speichertechnologien zum „Game Changer der Energiewende“ werden. Denn zum einen sind die Technologien verfügbar und zum anderen sinken die Investitionskosten. Das erfordert ein Umdenken, die Energiewende nicht nur als Stromwende zu begreifen.

Netzausbau und Systemdienstleistungen

Zwei weitere zentrale Herausforderungen, die sich im Zuge des Umbaus des Energiesystems stellen, sind der Netzausbau und die Anpassung der Systemdienstleistungen an die veränderten Anforderungen eines auf erneuerbaren Energiequellen basierenden Energiesystems. Mit steigender Anzahl kleiner erneuerbarer Energieanlagen, die ihren Strom ins Stromnetz einspeisen, wachsen die Anforderungen an das Übertragungsnetz und die Netzbetreiber. Benötigt werden neue Mechanismen und Maßnahmen für einen stabilen Netzbetrieb. Diese gilt es zu entwickeln und zu erproben.

Zwar kann auch hier der gezielte Ausbau von Energiespeicherlösungen zur Netzentlastung der Stromverteilnetze beitragen. Jedoch kann er einen Netzausbau nicht vollends kompensieren. Ebenso lässt sich die notwendige Anpassung der Systemdienstleistungen nicht umgehen. Mit Systemdienstleistungen sind all die Maßnahmen gemeint, die für eine sichere und zuverlässige Stromversorgung sorgen. Dazu zählen unterschiedliche Maßnahmen zur Frequenz- und Spannungshaltung, zum Versorgungswiederaufbau und zur Betriebsführung. Die Anforderungen an die Systemdienstleistungen verändern sich im Zuge der Transformation, sind aber auch in einem erneuerbaren Energiesystem unerlässlich.

Somit ergibt sich aufgrund des Umstiegs auf erneuerbare Energien ein hoher Ausbau- und Innovationsbedarf zur Weiterentwicklung der Stromnetze und zur Anpassung der Systemdienstleistungen. Mit der Studie „Systemdienstleistungen 2030“ gibt die Deutsche Energie-Agentur (dena) Einblicke in die künftigen Anforderungen an die Erbringung und Bereitstellung von Systemdienstleistungen. Die Studie ist in Kooperation mit Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber, Projektentwickler und Betreiber erneuerbarer Energien sowie Herstellern von Netz- und Anlagentechnik erstellt worden. Darin werden Handlungsempfehlungen sowie Maßnahmen formuliert, die für eine sichere und stabile Stromversorgung im Jahr 2030 nötig sind.

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist, dass es für alle Anforderungen hervorgerufen durch die Energiewende bei den Systemdienstleistungen bereits Alternativen gibt. Um diese künftig zu nutzen, sind jedoch heute die Voraussetzungen für deren Nutzung zu schaffen.