Energieversorgung mit erneuerbaren Energien

Die Energieversorgung der Zukunft steht vor großen Herausforderungen. Wie können Versorgungssicherheit und Netzstabilität in Deutschland angesichts volatiler Stromquellen gewährleistet werden?

Intelligente Stromnetze (Smart Grids), Energiespeicher und Technologien zum Lastmanagement sollen die Grundlage dafür schaffen, dass das Energiesystem der Zukunft effizient und sicher ist.

Energiesysteme

Umbau mit Blick fürs Ganze

Das Energiesystem von morgen muss viele unterschiedliche Herausforderungen meistern. Um eine konstante Versorgung mit erneuerbaren Energien zu gewährleisten, bedarf es einer intelligenten Verknüpfung von Erzeugung, Verteilung und Verbrauch.

Im Jahr 2011 hat Deutschland den Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen. Das letzte Kernkraftwerk soll spätestens 2022 vom Netz gehen. Diese grundlegende Wende in der Energieversorgung erfordert auch die Weiterentwicklung des bestehenden Systems der Speicherung und Verteilung des Stroms. Ein Transformationsprozess, der sowohl auf technologischer wie gesellschaftlicher Ebene durch die Kopplung verschiedener Konzepte gelingen kann.

Smart Grids: Neue Netze für neue Energie

Eines der meist diskutierten Projekte der Energiewende hierzulande sind neue Stromautobahnen: moderne Netze, die den Windstrom aus dem Norden und Osten Deutschlands in den Süden und Westen transportieren.

Zusätzlich müssen Stromnetze der Zukunft auf die Schwankungen der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien vorbereitet sein. Schon heute sind viele kleinere Erzeugungsanlagen ans Netz angeschlossen, beispielsweise Photovoltaik-Anlagen auf Hausdächern. Strom wird damit dezentraler eingespeist. Um diesen „Gegenverkehr“ im Stromnetz zu regeln, braucht es sogenannte Smart Grids – intelligente Netze, die durch vielfältige Maßnahmen für ein effizientes Zusammenspiel von Erzeugung, Speicherung, Netzmanagement und Verbrauch sorgen. Hierzu muss das konventionelle Netz mit neuen Mess-, Steuer- und Regelungstechniken weiterentwickelt werden.

Smart Markets: Der Verbraucher als Produzent

Darüber hinaus sind auch neue technische Voraussetzungen jenseits der Netze gefragt: Hier kommt den Verbrauchern eine zentrale Rolle zu, die immer mehr selbst zu Stromerzeugern werden und damit die Notwendigkeit einer bedarfs- und verbrauchsorientierten Verknüpfung von Erzeugung und Nachfrage erhöhen. Der Begriff „Smart Markets“ fasst diese Handlungsfelder zusammen.

Dank der Digitalisierung kann im Smart Market die Verbindung von Erzeugung und Nachfrage gelingen. Beispielsweise durch die Einrichtung intelligenter Messsysteme (Smart Meter), die den bekannten Stromzähler zu Hause ersetzen. Diese neuen Systeme sollen nicht nur den Stromverbrauch oder die eingespeiste Strommenge in Echtzeit messen, sondern zum Beispiel auch die Netzbetreiber mit wichtigen Informationen zum Netz versorgen.

Energiespeicher: Wenn die Sonne mal nicht scheint

Mit dem Transport und der Verteilung erneuerbaren Stroms sind jedoch noch nicht alle Herausforderungen gelöst. Die Sonne scheint nicht immer und auch der Wind weht nicht konstant. Die Speicherung von Energie ist daher eine der größten Herausforderungen der Energiewende. In den kommenden Jahren werden von der Bundesregierung deshalb bis zu 200 Millionen Euro zur Verfügung gestellt, um neue Speicher-Technologien zu erforschen.

Ein wegweisender Ansatz ist die Sektorkopplung auf Basis der sogenannten Power-to-Gas-Technologie. Hierbei wird durch chemische Spaltung von Wasser Wasserstoff gewonnen, der dann gespeichert oder als Treibstoff verwendet werden kann. Durch den zusätzlichen Einsatz von Kohlendioxid – beispielsweise aus einer Biogasanlage – kann aus dem Wasserstoff auch Methan hergestellt werden. Dieses lässt sich direkt in das Erdgas-Netz einspeisen.

Konzepte wie diese, die unterschiedliche Sektoren miteinander verbinden, können Synergien schaffen und zur Dekarbonisierung auf Basis von grünem Strom beitragen. Für die Versorgungssicherheit werden flexible, konventionelle Kraftwerke benötigt, die dann sichere Leistung garantieren, wenn mit erneuerbaren Energien wenig Strom erzeugt werden kann.

Energiewende als gesellschaftliches Thema

Gesellschaftliche Aspekte sind beim Transformationsprozess hin zu einem neuen Energiesystem von zentraler Bedeutung. Denn die Energiewende entscheidet sich beim Bau neuer Stromleitungen, von Gaskraftwerken, Stromspeichern und Hochsee-Windparks genauso wie im Heizungskeller, im Elektromarkt und beim Autohändler. Deshalb braucht es einen regen Informationsaustausch, verlässliche Beratung und eine offene Debatte.

Gefragt ist eine zukunftsweisende Strategiedie die gesetzten Ziele technisch und wirtschaftlich optimiert sowie unter Berücksichtigung gesellschaftlicher Rahmenbedingungen berechtigte Interessenausgleiche erzielt. Die dena begleitet die Energiewende in Deutschland mit Konzepten, Informationen und Netzwerkprozessen. Gemeinsam mit Partnern aus Politik, Verwaltung und Wirtschaft entwickelt sie Lösungen und Strategien für zukunftsfähige, intelligente Energiesysteme, die eine nachhaltige und sichere Energieversorgung gewährleisten. Dabei übernimmt die dena die Moderation von Multi-Stakeholder-Prozessen, Politik- und Strategieberatung sowie die Erstellung von energiewirtschaftlichen Gutachten und Studien. Zudem engagiert sie sich für die Implementierung von Dialog-Plattformen sowie für die gezielte Information von Stakeholdern und der breiten Öffentlichkeit im Rahmen von bundesweiten Kampagnen.

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Lastenmanagement

Flexibel dank gefüllter Silos

Demand Side Mangement in der Praxis: Die UPM Papierfabrik im bayerischen Schongau vermarktet flexible Lasten. Sie trägt zu einem stabilen Stromnetz bei und erschließt sich ein neues Geschäftsfeld Mehr lesen

Digitalisierung

Neu verknüpft

Die zweite Phase der Energiewende hat begonnen: Nachdem der Ausbau der erneuerbaren Energien insbesondere im Stromsektor aufs Gleis gesetzt worden ist, gilt es jetzt, das Energiesystem als Ganzes umzugestalten. Die Aufgabe liegt vor allem darin, die einzelnen Komponenten flexibel miteinander zu verbinden und aufeinander abzustimmen.

Unsere Projekte

Demand Side Management in Baden-Württemberg

Gemeinsam mit Unternehmen aus Baden-Württemberg werden wirtschaftliche Potenziale für Demand Side Management ermittelt und deren Vermarktung in der Praxis erprobt. Ansätze für eine bessere Erschließung des Marktes für flexible Lasten werden entwickelt.

Überblick

  • Projektlaufzeit: 07/2014 – 12/2016
  • beteiligte DSM-Vermarkter: 7
  • persönlich kontaktierte Unternehmen: 136
  • Unternehmen, deren DSM-Potenziale analysiert wurden: 41
  • Unternehmen, die bei der Vermarktung begleitet wurden: bisher 1
  • Branchen, denen die analysierten Unternehmen zugeordnet werden können: > 14

dena-Verteilnetzstudie

Die dena-Verteilnetzstudie hat den Aus- und Umbaubedarf in den deutschen Stromverteilnetzen anhand zwei alternativer Ausbauszenarien für die erneuerbaren Energien detailliert untersucht. Die Ergebnisse belegen einen deutlichen Erweiterungsbedarf für die Hoch-, Mittel- und Niederspannungs- sowie zwischengelagerte Umspannebenen bis zum Jahr 2030.

Überblick

  • Veröffentlichung: Dezember 2012
  • Partner der Studie: 17 Unternehmen (Schwerpunkt Netzbetrieb und Energieversorgung)
  • Beteiligung eine Fachbeirats aus Ministerien und Verbänden
  • Bearbeiter: dena, Technische Universität Dortmund/ ef. Ruhr GmbH, Prof. Dr. Gert Brunekreeft

DIGI4E

Analysen und Dialogprozesse zur Unterstützung der Digitalisierung im Bereich Energie, Energieeffizienz und erneuerbare Energien

Überblick

  • Projektlaufzeit: 07/2016  –  02/2018
  • Zuwendungsgeber: BMWi
  • Über 100 Plattformen und Initiativen zur Digitalisierung des Energiesektors identifiziert.
  • Mehr als 150 Geschäftsmodelle im Kontext „Energieeffizienz“  analysiert.
  • Dialogveranstaltung und Expertenworkshops

Digitale Energiewelt

Die Digitalisierung wird in der zweiten Phase der Energiewende zunehmend ein systemisches Agieren außerhalb gesetzter Strukturen und bedarfsorientierte Lösungen von allen Beteiligten einfordern. Dazu braucht es Akteure, die sektorübergreifend denken und handeln. So können neue Geschäftsideen und marktfähige Produkte entwickelt werden.

Überblick

  • Projektstart: Januar 2016
  • Der Partnerkreis besteht derzeit aus 29 Unternehmen und Verbänden der Energiewirtschaft, Gebäudewirtschaft, IT und des Messwesens sowie aus Technologieherstellern und Beratern.
  • Ziele der Plattform: die Akteure branchenübergreifend zusammenführen und vernetzen; die Digitalisierung der Energiewelt fachlich begleiten; die Rahmenbedingungen der Digitalisierung maßgeblich mitgestalten; Bewusstsein und Akzeptanz in der Öffentlichkeit schaffen.