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 Strategie, die 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.

Unsere Leseempfehlungen

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Blockchain

Blockchain ist ein dezentraler Ansatz, um Daten sicher und direkt auszutauschen, zu verschlüsseln und zu speichern. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für den Energiemarkt, zum Beispiel für einen direkteren Austausch zwischen dezentralen Energieerzeugern und -verbrauchern. Mehr lesen

Themenschwerpunkt

Urbane Energiewende

Das Wachstum der Welt spielt sich vor allem in den urbanen Zentren ab: Schon heute leben mehr als die Hälfte aller Menschen in Städten, bis zum Jahr 2050 sollen es schon sieben von zehn sein. In vielen Ländern ist die ökologische Stadterneuerung deshalb ein drängendes Thema. Doch die Herausforderungen auf den verschiedenen Kontinenten sind zum Teil sehr unterschiedlich. Einblicke in die Praxis der urbanen Energiewende in Deutschland und in China.

Unsere Projekte

Energieeffizienz-Netzwerke

Die Bundesregierung hat im Rahmen der Initiative mit 22 Verbänden und Organisationen der Wirtschaft vereinbart, gemeinsam rund 500 neue Energieeffizienz-Netzwerke bis Ende 2020 zu initiieren.

Überblick

  • Startjahr: 2015
  • Partner: BMWi und BMU + 22 Wirtschaftsverbände
  • Projektdauer: 38 Monate (04.12.2015 – 31.01.2019)
  • Projektziel: 500 Netzwerke bis Ende 2020
  • Geplante Einsparungen (durch Netzwerke der Initiative): 75 PJ Primärenergie bzw. 5 Mio. Tonnen Treibhausgasemissionen

Energiepolitische Beratung des BMWi

Die dena berät das Bundeswirtschafts- und Energieministerium seit 2016 als Rahmenvertragspartner in energiepolitischen Fragestellungen. Sie realisiert die Beratung als Hauptauftragnehmer gemeinsam mit 14 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft.

Überblick

  • Projektbeginn: September 2016
  • Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
  • Partner: adelphi, BBH, Best Friend, ecofys, ewi ER&S, Fraunhofer ISI, Frontier, GRS, ifeu, Öko-Institut, Prognos, PwC, SUER, Uni Stuttgart (EEP & IER)

Energy Efficiency Award

Der internationale Energieeffizienz-Wettbewerb der dena zeichnet private und öffentliche Unternehmen aus, die durch innovative Ansätze ihre Energieeffizienz deutlich steigern.

Überblick

  • Projektstart: 2007
  • 777 eingereichte Energieeffizienzprojekte
  • 8 Terrawattstunden Energieeinsparung pro Jahr
  • 53 Länder
  • 40 verliehene Awards
  • 30.000 Euro Preisgelder
  • 1 Fachjury

Initiative Netzflex

Die Initiative Netzflex verfolgt das Ziel, das Thema Flexibilisierung der Stromnetze aktiv auf die Agenda der Politik und der Regulierungsbehörde zu setzen. Hierfür hat die dena gemeinsam mit Stakeholdern ein Positionspapier verfasst und entwickelt im weiteren Verlauf einen Katalog für regulatorische Sofortmaßnahmen, um den Mehrwert netzdienlicher Flexibilität für die Energiewende nutzbar zu machen.

Überblick

  • Ziel: Regulatorische Sofortmaßnahmen für netzdienlichen Flexibilitätseinsatz
  • 18 Projektpartner
  • Laufzeit: 2018 bis April 2019

Kraft-Wärme-Kopplung

Die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme (KWK) leistet einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energieeffizienz auf der Erzeugungsseite. Sowohl im industriellen Sektor als auch in Haushalten kann KWK zudem zur Kostensenkung eingesetzt werden.

Überblick

  • Projektlaufzeit: bis 2015
  • Teil des Projekts Effiziente Energiesysteme

Netzflexstudie

Die dena untersucht in der „Netzflexstudie“, wie sich Speicher für die Flexibilisierung des Stromnetzes nutzen lassen. Ziel ist es, Betriebsmodelle für Speicher zu identifizieren, die das Stromnetz entlasten und gleichzeitig wirtschaftlich sind.

Überblick

  • Projektstart: Februar 2016
  • Dauer der Studie: 12 Monate (bis Ende Januar 2017)
  • Partner der Studie sind 23 Unternehmen aus verschiedenen Branchen (Netzbetreiber, Energieversorger, Anlagenbauer und Anbieter von Speicherlösungen)

Netzstudie I und II

Mithilfe der Netzstudien I und II stellt die dena dar, mit welchen Maßnahmen das deutsche Stromnetz den Anforderungen der Zukunft gerecht werden kann: durch einen gezielten Netzausbau bei gleichzeitiger Optimierung der bestehenden Energieinfrastruktur.

Überblick

  • Netzstudie I: erschienen Februar 2005
  • Netzstudie I: 17 Partner aus der Wirtschaft (Netz- und Anlagenbetreiber sowie deren Verbände) sowie das BMWi und das BMU
  • Netzstudie II: erschienen November 2010
  • Netzstudie II: 14 Partner aus der Wirtschaft (Netz- und Anlagenbetreiber sowie deren Verbände) sowie das BMWi und das BMU

Pilotprojekt Demand Side Management Bayern

Die dena führt in Zusammenarbeit mit bayerischen Unternehmen und der bayerischen Staatsregierung ein Leuchtturmprojekt zur Analyse und Etablierung von Demand-Side-Management-Potenzialen durch.

Überblick

  • Projektlaufzeit: 11/2013 – 6/2016
  • beteiligte DSM-Vermarkter: 4
  • persönlich kontaktierte Unternehmen: 180
  • Unternehmen, deren DSM-Potenziale analysiert wurden: 58
  • Unternehmen, die bei der Vermarktung begleitet wurden: 10
  • Branchen, denen die analysierten Unternehmen zugeordnet werden können: > 11

Plattform Pumpspeicherwerke

Pumpspeicherwerke spielen beim Ausbau und der Integration erneuerbarer Energien eine wichtige Rolle. Aufgrund der derzeitigen Rahmenbedingungen ist ein wirtschaftlicher Betrieb jedoch infrage gestellt.

Überblick

  • Zehn Projektpartner
  • Akteure aus drei Ländern: Deutschland, Österreich und der Schweiz
  • Projekt läuft seit 2013

Plattform Systemdienstleistungen

Erneuerbare Energien, Speicher und andere alternative Erbringer von Systemdienstleistungen können und müssen zukünftig mehr zur Sicherheit und Stabilität des Stromsystems beitragen. Um die notwendigen Rahmenbedingungen hierfür effizient und rechtzeitig zu schaffen, bündelt die dena-Plattform Systemdienstleistungen Ergebnisse der verschiedenen Einzelaktivitäten im Themenfeld zukünftiger Systembetriebe, benennt offene Handlungsfelder und befördert den Austausch zwischen Experten sowie die Kommunikation an die interessierte Fachöffentlichkeit.

Überblick

  • Projektlaufzeit: September 2014 bis September 2020
  • Partner der Plattform: 22 Unternehmen aus verschiedenen Branchen (Netzbetreiber, Energieversorger, Anlagenbauer) sowie Politik und Verbände