Der Übergang zu einem fossilfreien Energiesystem stellt eine gewaltige Herausforderung für die Stromverteilungsnetze dar und markiert einen der bedeutendsten Umbrüche seit Jahrzehnten. Die Nachfrage nach Strom steigt in einem noch nie dagewesenen Ausmaß, angetrieben durch die fortschreitende Ablösung fossiler Brennstoffe durch Elektrifizierung und die rasche Integration erneuerbarer Energiequellen in das Netz.
Dieser Wandel verändert die einst zentralisierte und vorhersehbare Energielandschaft grundlegend, und die Verteilnetze müssen sich bei der Anpassung an diese Veränderungen mit einer Vielzahl von Problemen auseinandersetzen.
Moderne und digitale Netze sind von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der Stromversorgungssicherheit während der Umstellung auf saubere Energien. Da der Anteil variabler erneuerbarer Energien wie Photovoltaik und Windkraft zunimmt, müssen die Stromsysteme flexibler werden, um die Änderungen in der Leistung aufzufangen. In einem Szenario, das mit der Erfüllung der nationalen Klimaziele vereinbar ist, verdoppelt sich der Bedarf an Systemflexibilität zwischen 2022 und 2030.
Eine der größten Herausforderungen für die Verteilungsnetze ist die Notwendigkeit, während der Spitzenlastzeiten ausreichende Kapazitäten bereitzustellen und gleichzeitig die Rückflüsse von Solaranlagen in Haushalten zu bewältigen, die in das Netz einspeisen. Diese Verlagerung hin zur Dezentralisierung und zu bidirektionalen Energieflüssen stellt erhebliche betriebliche Hürden dar, darunter Kapazitätsengpässe und Schwierigkeiten bei der Vorhersage und Anpassung an das sich verändernde Kundenverhalten.
Während die Investitionen in erneuerbare Energien rapide gestiegen sind und sich seit 2010 fast verdoppelt haben, haben sich die weltweiten Investitionen in die Netze kaum verändert und stagnieren bei rund 300 Mrd. USD pro Jahr. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur müssen sich die Netzinvestitionen bis 2030 auf über 600 Mrd. USD pro Jahr fast verdoppeln, nachdem sie über ein Jahrzehnt lang weltweit stagniert haben, wobei der Schwerpunkt auf der Digitalisierung und Modernisierung der Verteilungsnetze liegt.
Im schlimmsten Fall besteht die Gefahr, dass die Verteilernetze zu Engpässen bei der allgemeinen Energiewende werden.
In der Vergangenheit war die traditionelle Antwort auf solche Herausforderungen der Ausbau der physischen Infrastruktur durch die Installation neuer Kabel, Umspannwerke und zugehöriger Komponenten. Das liegt daran, dass die aktuellen Tarifstrukturen stark auf die Vergütung von Investitionsausgaben ausgerichtet sind, die die steigenden Kosten der Digitalisierung, der Datenverarbeitung oder des Flexibilitätsmanagements nicht abdecken. Dadurch sind die VNB wenig motiviert, ihre Netzinvestitionen auf ein wirklich intelligentes Netz umzustellen.
Natürlich werden neue Infrastrukturen erforderlich sein, aber der Bau allein wird nicht ausreichen. Um den künftigen Strombedarf bis 2050 zu decken, müssen wir jährlich 2 Mio. km Kabel verlegen. Die exorbitanten Kosten, die regulatorischen Hürden und die logistische Komplexität, die mit diesem Ansatz verbunden sind, haben jedoch die Notwendigkeit alternativer Lösungen deutlich gemacht.
In ihrer jüngsten Veröffentlichung hat die Europäische Kommission einen Aktionsplan aufgestellt, der das europäische Stromsystem stärker, vernetzter, digitalisierter und cyber-resistenter machen soll. Darin wird betont, dass die nationalen Regulierungsbehörden (NRB) die Führung übernehmen und neue Tarifmethoden vorschlagen müssen, die Anreize für eine bessere Nutzung der bereits installierten Netze bieten. Ein TOTEX-orientiertes System ermöglicht es den Verteilernetzbetreibern, durch den Einsatz innovativer Technologien wie Flexibilitätsmanagement gezielt auf kritische Engpässe zu reagieren.
Es wird nicht mehr nur darum gehen, Geld in die Energiewende zu stecken, sondern darum, wie wir es intelligent einsetzen können.
Glücklicherweise bieten die technologischen Fortschritte, insbesondere im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) und der Digitalisierung, neue Möglichkeiten zur Optimierung der Stromverteilung. Im Durchschnitt arbeiten die Verteilnetze in Europa mit einer Auslastung von weniger als 10 %, da sie für Spitzenlasten ausgelegt sind. Durch den Einsatz von Digitalisierung, intelligenten Messsystemen und Echtzeitdatenanalyse können Netzbetreiber aktive Managementstrategien umsetzen, um Nachfragespitzen und -tiefs abzufedern und so die Abhängigkeit von zusätzlicher Infrastruktur zu verringern.
Ein Digitaler Zwilling in Echtzeit erstellt digitale Nachbildungen physischer Netze, die umfassende Transparenz, Analysen und Zugang zu Flexibilität bieten - ein wichtiger Aspekt zur Vermeidung von Engpässen und zur effizienten Planung des Einsatzes neuer Netzinfrastruktur.
Wir bei Plexigrid haben uns mit diesen Herausforderungen und der Dringlichkeit, sie zeitnah anzugehen, eingehend beschäftigt. In unserer Bewertung haben wir drei Schlüsselfähigkeiten herausgearbeitet, über die Verteilnetzbetreiber (VNB) verfügen müssen, um ein intelligentes und effizientes Verteilnetz effektiv zu verwalten.
1. Netzsichtbarkeit in Echtzeit: Die Sichtbarkeit des gesamten Netzes ermöglicht es den Betreibern, das Netzverhalten und die verfügbaren Kapazitäten in Echtzeit zu überwachen.
2. Echtzeit-Netzanalyse: Der Zugang zu zuverlässigen Daten erleichtert die Simulation und Vorhersage des Netzverhaltens als Grundlage für die Entscheidungsfindung.
3. Zugang zu Flexibilität in Echtzeit: Die Fähigkeit, die Netzinfrastruktur mit aktiven Kunden und flexiblen Geräten zu verbinden, um den Netzbetrieb zu optimieren.
Durch die Integration dieser Funktionen in eine einheitliche Plattform bietet Plexigrid eine ganzheitliche Lösung, die herkömmliche betriebliche Silos überwindet und Verteilernetzbetreibern die Möglichkeit gibt, die Leistung zu optimieren, die Zuverlässigkeit zu erhöhen und den Kundenservice zu verbessern - und das alles bei gleichzeitiger Minimierung der Notwendigkeit kostspieliger Infrastrukturinvestitionen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Übergang zu fossilfreien Energiesystemen sowohl eine gewaltige Herausforderung als auch eine noch nie dagewesene Chance für die Verteilungsnetze darstellt. Durch Innovation, den Einsatz von Spitzentechnologien und die Zusammenarbeit zwischen Regulierungsbehörden, Aggregatoren, Verteilernetzen und Dienstleistern wie Plexigrid können wir ein effizienteres, widerstandsfähigeres und nachhaltigeres Energiesystem aufbauen, das der gesamten Gesellschaft zugutekommt.
Mitverfasst von Juan Felipe Díaz und Guillermina Frigerio
