Elektrifizierung, Dezentralisierung und Digitalisierung. Hierhin muss die Reise gehen.

von Janina Grimm, 
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Ein Lesetipp: IRENA-Studie zu internationalen Innovationstendenzen im Stromsektor

Elektrifizierung, Dezentralisierung und Digitalisierung. Einer neuen IRENA-Studie zufolge sind das die führenden Innovationstendenzen, die den Weg in eine klimaneutrale Zukunft ebnen werden. NEW4.0 setzt seit mehr als drei Jahren auf neue Lösungen in diesen drei Bereichen. Damit liegen wir laut IRENA also voll im Trend!

Elektrifizierung, Dezentralisierung und Digitalisierung. Einer neuen IRENA-Studie zufolge sind das die führenden Innovationstrends, die den Weg in eine klimaneutrale Zukunft ebnen werden. Sie ändern alteingesessene Paradigmen, flexibilisieren starre und zentral gesteuerte Energiesysteme, dekarbonisieren die Strom-, Wärme- und Brennstofferzeugung, ändern Rollen und Verantwortlichkeiten und öffnen Türen für neue Marktteilnehmer*innen.

Innovationen sind immer schon Antriebsfeder für große gesellschaftliche und wirtschaftliche Transformationen gewesen. Das Rad, die Glühbirne, der Otto-Motor. Ohne diese bahnbrechenden Erfindungen sähe unsere Welt heute vermutlich ganz anders aus. Eines steht daher fest: Ein radikaler Umbruch unserer Energielandschaft wird ohne einen ordentlichen Schuss an Pioniergeist nicht möglich sein. Glücklicherweise branden im Bereich der Stromversorgung immer mehr zukunftsweisende Ideen und Konzepte auf.

NEW4.0 liegt voll im Trend

Unser NEW4.0 – Projekt ist bestes Beispiel dafür. Seit mehr als drei Jahren entwickeln und erproben wir innovative Lösungen auf Grundlage eines sogenannten „systemischen“ Ansatzes. Mit systemisch ist gemeint, dass wir nicht nur auf technologische Entwicklungen in der Energieerzeugung setzen, sondern auch neue Geschäftsmodelle und Marktdesigns erforschen. Zudem gucken wir zunehmend auf den Bereich der Systemdienstleistungen, die die Integration höherer Anteile an variabler erneuerbarer Energieerzeugung weiter begünstigen können. Wichtige Ziele von NEW4.0 sind die Energieerzeugung, -übertragung und den Verbrauch flexibler zu gestalten, eine höhere und kostengünstigere Nutzung erneuerbarer Energien zu ermöglichen und den Weg für eine neue Generation von Energieverbraucher*innen zu ebnen. Damit liegen wir laut IRENA voll im Trend!

Innovation ist mehr als die Erfindung neuer Technologien

IRENAs Untersuchungen haben ergeben, dass zur Dekarbonisierung von Stromversorgungssystemen weltweit Innovationen in vier Schlüsseldimensionen entstehen:

Erstens in „Technologien“, die eine zentrale Rolle für die zunehmende Integration erneuerbarer Energien spielen. Darunter fallen Grünstromspeicher, Elektromobilität, Blockchain, Internet der Dinge sowie künstliche Intelligenz und Big Data.

Zweitens in „innovative Geschäftsmodelle“, die neue Dienstleistungen entwickeln und die Flexibilität des gesamten Stromsystems verbessern sowie Anreize für die weitere Einbindung erneuerbarer Energietechnologien schaffen, z. B. Energy-as-a-Service, Peer-to-Peer-Handel und Pay-as-you-go-Modelle.

Drittens in „neue Marktstrukturen“ sowie in Änderungen des regulatorischen und rechtlichen Rahmens. Auch hier steht Systemflexibilität im Fokus, bezieht aber auch neue Wertschöpfungsketten und Dienstleistungen mit ein, die passgenauer auf einen Erneuerbaren-Energien-Markt ausgerichtet sind.

Viertens in „innovative Betriebssysteme“, die sich besser auf wetterbedingte Schwankungen in der Stromerzeugung anpassen können. Genannt werden hier Innovationen rund um akkurate Wettervorhersagen, dynamische Leitungsbewertung und virtuelle Stromleitungen.

IRENA (2019), Innovation landscape for a renewable-powered future: Solutions to integrate variable renewables. International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi..

Grüne Verstromung von Industrie, Verkehr und Wärme

Eine weitere wichtige Erkenntnis des Reports: Es geht längst nicht mehr nur um die Förderung und Nutzung von erneuerbarem Strom. Es geht auch darum, die Industrie, den Verkehr- und den Wärmesektor mit emissionsfreien Alternativen auszustatten. Noch fußen diese größtenteils auf fossile Energieträger. Durch Sektorenkopplungstechnologien wie Power-to-Heat und Power-to-Hydrogen sowie der Elektrifizierung von Fuhrparks lässt sich regenerativer Strom für Mobilität, Heiz- und Kühlsysteme nutzbar machen.

Von Konsument*innen zu Prosument*innen

Die IRENA-Studie wirft auch einen Blick auf die positiven gesellschaftlichen Effekte, die Innovationen im Stromsektor auslösen können. Erneuerbare Energien sind nicht nur gut fürs Klima. Ihre Attraktivität speist sich auch aus dem Umstand, dass sie im Prinzip überall verfügbar sind. Das birgt ein immenses Potenzial für die „Demokratisierung“ unseres Energiesystems. Während heute ein Großteil aller Nutzer*innen ihren Strom von großen Stromkonzernen bezieht, fördern innovative Produkte für private Haushalte und andere (gewerbliche) Quartiersformen die Eigenproduktion und somit energetische Unabhängigkeit.

IRENA geht davon aus, dass in Zukunft die Grenzen zwischen der Nachfrage- und Angebotsseite immer mehr verschwimmen werden. Konsument*innen werden zu „Prosument*innen“, die ihren eigenen Strom durch Solarpanels auf dem Dach selbst erzeugen, speichern und für das Aufladen ihres Elektroautos, für Warmwasser und fürs Heizen gebrauchen können. Vielleicht erzeugen sie zu besonders sonnigen Tagen mehr Strom als sie verbrauchen können. Mit hauseigenen Batterien könnte dieser gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt verwertet werden, zum Beispiel abends, wenn die Sonne eben nicht mehr scheint. Alternativ könnten sie diesen grünen Überschussstrom auf intelligenten Energiehandelsplattformen unkompliziert und kurzfristig anbieten und vertreiben.

All das ist mittlerweile dank Digitalisierung, intelligenter Kommunikationstechnologien und neuen Alternativen im Demand-Side-Management technisch machbar.

Preissignale und attraktive Vergütung bestimmen Angebot und Nachfrage

Wer Strom am Markt anbietet, erhofft sich natürlich auch monetäre Vorteile. Daher wird in Zukunft der Erfolg der erneuerbaren Energiewirtschaft stark von Marktstrukturen, Strompreissignalen und attraktiven Vergütungen abhängen. Laut IRENA ist die Politik hier besonders gefragt und sollte adäquate rechtliche Grundlagen und Rahmenbedingungen für ein Energieversorgungssystem schaffen, das zunehmend dezentraler, flexibler, digitaler und strombasierter wird.

Innovative Systemführung zur besseren Koordinierung von Übertrags- und Verteilungsnetzbetreibern

Eine letzte wichtige Dimension, auf die IRENA in ihrem Innovations-Bericht eingeht, ist die Struktur des Stromnetzes. Auch hier müssen neue Lösungen her, die mit den Herausforderungen eines immer kleinteiliger organisierten Stromversorgungssystems möglichst effektiv umgehen können und Versorgungssicherheit gewährleisten.

Eine überwiegende Mehrheit der Stromverbraucher*innen ist an Niedrigspannungsnetze oder Mittelspannungsnetze angeschlossen. Je dezentraler ein Stromversorgungssystem aufgebaut ist, desto verwobener und größer wird das Netzgeflecht und desto stärker sinkt die Spannung. Sprich, auch die Netze stehen vor gravierenden Veränderungen, da fossile Großkraftwerke vermehrt stillgelegt und dafür immer mehr kleinere Kraftwerke (z.B. Blockheizkraftwerke) und kleine Solaranlagen auf Hausdächern in Betrieb genommen werden. Verteilungsnetzbetreiber, Übertragungsnetzbetreiber und lokale „Prosumer“ müssen daher einen Weg finden so miteinander zu kooperieren und zu kommunizieren, dass die Spannung stabil bleibt und das Netz nicht überlastet wird. Auch hier sind innovative Lösungen im Anmarsch, zum Beispiel im Bereich der Blindleistung.

NEW4.0 – Blaupause für eine Energiewende mit Zukunft

Wer NEW4.0 kennt, wird starke Übereinstimmungen zu IRENAs Bericht erkennen. Das Großprojekt besteht aus rund 80 Teilprojekten, die sich auf die angesprochenen vier Innovations-Pfeiler verteilen. Darüber hinaus schafft NEW4.0 mit Hilfe von Feldtests und sogenannten „Use Cases“ Synergien zwischen den Projekten. Es handelt sich also nicht um eine Ansammlung losgelöster Forschungsaktivitäten, sondern um ein systemisches, also ineinandergreifendes Innovationsvorhaben. Das steigert seinen Erkenntnisgewinn und macht NEW4.0 deswegen zu einer idealen Blaupause für andere deutsche Regionen und Länder dieser Welt.

Über die Autorin

Profilbild zu: Janina Grimm

Seit März 2020 leite ich das B2B-Marketing von NEW 4.0 im Cluster EEHH. Ob auf dieser Webseite, bei Twitter, via LinkedIn, auf Fachveranstaltungen und Messen - jeden Tag kann ich über das reden und schreiben, was mich am meisten interessiert: Die Entwicklung innovativer Lösungen für eine ganzheitliche und nachhaltige Transformation unseres Energiesystems. Parallel studiere ich meinen Master in Energy Policy. Diese Kombination aus Praxis und Theorie birgt viele tolle Chancen, meine Kenntnisse im Bereich der Erneuerbaren-Energien-Branche und nachhaltiger Energiepolitik zu vertiefen. (Janina Grimm)

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