Abstrakte Grafik in schwarz-blau-weiß mit vernetzten Punkten, Raster und Zahlen im Hintergrund.
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Digitalisierung

Digitalisierung

Digitalisierung macht das Energiesystem der Zukunft erst möglich. Sie hält Stromerzeugung und -nachfrage im Gleichgewicht, steigert die Energieeffizienz und kann für mehr Wirtschaftlichkeit und Sicherheit sorgen.

Grafik zum Zusammenspiel zwischen sich überschneidenden Handlungsfeldern der Energieversorgung wie Erzeugung, Übertragung und Verbrauch sowie im Zentrum deren Management durch digitale Technologie.
© LEA Bürgerforum Energiewende Hessen

Im Zuge der Umstellung auf erneuerbare Energien wird das Energiesystem immer komplexer. Anstelle weniger Großkraftwerke gibt es immer mehr kleine, dezentrale Erzeuger. Zudem liefern Windkraft- und Photovoltaikanlagen nicht konstant Strom, und bei den Verbrauchern gibt es ebenfalls Veränderungen: Strom wird zunehmend auch in Sektoren wie Verkehr oder Wärme gebraucht. Das kann zu neuen Verbrauchsspitzen führen, etwa wenn mehrere Elektroautos in einer Straße gleichzeitig geladen werden. Hinzukommt, dass immer mehr Verbraucher auch Produzenten sind („Prosumer“). Mal benutzen sie ihren selbst erzeugten Strom oder speichern ihn, mal beziehen sie Strom aus dem öffentlichen Netz, mal speisen sie ein.

Die Herausforderung besteht darin, Stromerzeugung und -nachfrage überall zu jeder Zeit im Gleichgewicht zu halten, damit die Netze stabil bleiben und die Versorgung gesichert ist. Weitere wichtige Ziele sind mehr Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit sowohl der Verbraucherdaten als auch des Versorgungssystems. 

Zudem können Ausgleichseffekte von verschiedenen Erneuerbaren Energieformen und aus verschiedenen Regionen genutzt und somit Infrastrukturkosten vermieden werden. Eine europaweite Studie des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zeigt beispielsweise, wie ein europäischer Stromverbund Ertragsausfälle minimieren kann.

Digitalisierung ist für all das eine Voraussetzung. Sie muss alle Bereiche umfassen, von der Erzeugung über Vermarktung und Verteilung bis zum Verbrauch. Denn alles hängt zusammen: Eine intelligente Wallbox, die das Elektroauto lädt, z.B. wenn gerade viel – und damit günstiger – Strom verfügbar ist, muss diese Information vom Hausnetz erhalten. Dazu braucht es eine intelligente Schnittstelle zum Verteilnetz und die Übermittlung entsprechender Daten durch den Netzbetreiber. Umgekehrt muss auch der Verbrauch in Echtzeit übermittelt werden. Davon profitieren nicht nur die Netze, es ist u.a. auch die Voraussetzung dafür, dass die Stromversorgungsunternehmen flexible Tarife anbieten und zeitgenau abrechnen können.

Grafik virtuelles Kraftwerk

Virtuelle Kraftwerke

Ein Element des Energiesystems der Zukunft können sogenannte virtuelle Kraftwerke sein, auch Kombi- oder Schwarmkraftwerke genannt. Darin schließen sich viele kleine Erneuerbare-Energien-Anlagen über eine zentrale Steuerung zusammen und vermarkten ihren Strom gemeinsam. Um Schwankungen auszugleichen und stets eine bestimmte elektrische Leistung bereitstellen zu können, gehören zum virtuellen Kraftwerk auch Speicher. In Deutschland gibt es bisher nur wenige virtuelle Kraftwerke. Ein Beispiel ist das Projekt Regio:VK der Städtischen Werke Kassel, das ein regionales virtuelles Kraftwerk für Nordhessen erstellt hat.

Smart Grids

Im Netzbereich lautet das Ziel „Smart Grids“. Diese sollen in Zukunft die relevanten Akteure im Energiesystem durch intelligente Mess- und Steuersysteme miteinander verbinden. Dazu gehören „Smart Meter“: digitale Stromzähler, die über eine Datenschnittstelle verfügen, das sogenannte Gateway. Smart Meter können Verbrauch und Einspeisung in Echtzeit erfassen und an Netzbetreiber und Energieversorger übermitteln. Für Verbraucher, die mehr als 6.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr abnehmen, ist der Einbau Pflicht. Die Mehrheit der Privathaushalte liegt darunter, für sie bleibt der Einbau freiwillig. Er kann sich aber lohnen, um künftig von günstigen Stromtarifen bei viel Wind oder Sonneneinstrahlung zu profitieren und intelligente Haustechnik dem Angebot entsprechend zuzuschalten. Smart Meter helfen auch dabei, den eigenen Verbrauch zu erfassen, zu steuern und dadurch Strom zu sparen.

Die dezentrale Erzeugung, auf die die Energiewende hinausläuft, sorgt für mehr Sicherheit, da die Energieversorgung dann nicht mehr von wenigen Anlagen und Akteuren abhängig ist. Gleichzeitig bietet sie jedoch theoretisch auch mehr Angriffspunkte und mögliche Fehlerquellen. Die Cybersecurity, also die Sicherheit der digitalen Infrastrukturen, nimmt daher einen besonders hohen Stellenwert ein. Der Smart Meter Gateway beispielsweise wurde deswegen extra durch das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) geprüft und zertifiziert. Aber auch die Verbraucherdaten selbst müssen geschützt werden, da aus dem zeitgenau erfassten Energieverbrauch viele Rückschlüsse gezogen werden könnten. Die Sicherheitsanforderungen an die Geräte und Gateways sind daher sehr hoch.

Auch das Land Hessen fördert die Digitalisierung für die Energiewende und hat sie als priorisiertes Handlungsfeld in der Roadmap Energie festgelegt. Unter anderem unterstützt es die Denkfabrik House of Energy (HoE) in Kassel, in der die Zusammenarbeit aller hessischen Stakeholder der Energiewende organisiert wird, vom Wirtschaftsministerium über Privatunternehmen bis hin zu wissenschaftlichen Einrichtungen und anderen Institutionen. Die Weiterentwicklung und Implementierung von Technologien zur Nutzung intelligenter Netze ist ein wichtiges Themengebiet der HoE-Mitglieder. 

Die Weiterentwicklung und Implementierung von Technologien zur Nutzung intelligenter Netze ist ein wichtiges Themengebiet der HoE-Mitglieder wie z. B. im Projekt Smart Grid LAB Hessen.

Vorzeigeprojekt in Hessen

Logo C/sells

Modellprojekt C/sells

Die Bundesregierung förderte Smart-Grid-Technologien unter anderem mit dem Programm „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ (SINTEG), das von 2017 bis 2020 lief. Hessen war zusammen mit Bayern und Baden-Württemberg am größten Projekt namens „C/sells: das Energiesystem der Zukunft im Solarbogen Süddeutschland“ beteiligt. Es hatte den Schwerpunkt Solarenergie und sollte demonstrieren, wie ein zellulär strukturiertes Energiesystem arbeitet. Eine Zelle kann dabei ein einzelnes Objekt wie ein Flughafen sein oder auch ein Quartier oder eine ganze Stadt. Jede Zelle versorgt erst sich selbst und tauscht ihre Energie dann mit anderen Zellen im Verbund aus, um das Energiesystem insgesamt zu optimieren.

Mehr Informationen

Faktenpapier - Energiewende digital

Faktenpapier - Energiewende digital

Erscheinungsdatum

01.10.2019

Themenfeld

BürgerinBürger, Digitalisierung, Energiepolitik, Fachinformation, Kommune, Unternehmen

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Faktenpapier - Energiewende digital - Kurzfassung

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