Symbolbild zu erneuerbaren Energien
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06.02.2018 Kurzinformation 811 0

Energiesysteme der Zukunft: Perspektiven 2018

Das Energieversorgungssystem befindet sich in einem rasanten Wandel. Treiber dieser Entwicklung sind Politik, Markt und Technik. Normen schaffen die Basis für die e-diale Energieversorgung der Zukunft: Sie ermöglichen die branchen- und sektorenübergreifende Integration der erneuerbaren Energien und neue smarte Anwendungen. Normen und Standards sind der Wegbereiter für die erfolgreiche Digitalisierung der Stromnetze und für ein zukunftsfähiges Energiemarktdesign. Durch den System Approach liefert die Normung innovative und nachhaltig integrierte Lösungen für künftige Energiesysteme.

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Alexander Nollau

Herausforderungen für das smarte Energiesystem

Windrad und Solarpanel mit Sonne im Hintergrund
Franz Metelec / Fotolia

Die politische Entscheidung, den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis 2050 auf mindestens 80 Prozent zu steigern, bringt komplexe Anforderungen mit sich. Gerade die Integration erneuerbarer Energien aus dezentralen volatilen Quellen erfordert deshalb den grundlegenden Umbau des Energieversorgungssystems – von einem zentralen zu einem dezentralen System – und das intelligente Management der veränderten Lastströme. Wichtige Ziele des Systemwandels sind ein sicherer Netzbetrieb bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien, die Flexibilisierung von Stromerzeugung und -nachfrage sowie ein intelligentes Zusammenspiel von Stromerzeugung, Verbrauch und intelligenten Netzen. Deshalb bedarf es neuer Rahmenbedingungen für die Strommärkte sowie den Um- und Ausbau der Stromnetze. Es reicht nicht, nur neue Stromübertragungstrassen zu bauen. Vielmehr muss das Verteilnetz zum Smart Grid modernisiert und digitalisiert werden sowie Systemdienstleistungen wie Frequenz- und Spannungshaltung, Lastmanagement und Schwarzstartfähigkeit bereitgestellt werden. Neue technische Entwicklungen wie E-Mobility, Smart Home, dezentrale Versorgungslösung, Zellulare Netze, Sektorkopplung und Microgrids erhöhen die komplexen Anforderungen und leisten zugleich selbst einen wichtigen Beitrag zur Modernisierung des Systems. Möglich werden diese nicht zuletzt durch die Informationstechnik und den Trend zum „Internet of Energy". Wie beim Internet der Dinge und Industrie 4.0 rückt mit der digitalen Transformation auch hier das Thema Cyber Security in den Fokus.

Last but not least gilt es, ein smartes Strommarktdesign zu schaffen, das attraktive Anreize für alle Marktakteure setzt und einem umweltschonenden, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgungssystems den Weg bereitet.

Paradigmenwechsel in der Normung

Die Normung und Standardisierung übernimmt beim Umbau des Energieversorgungssystems zu einem Energy Ecosystem eine Schlüsselfunktion. Dabei vollzieht sich zugleich ein Paradigmenwechsel in der Normung selbst. Wurden früher nur etablierte Produkte in getrennten Sektoren (wie Strom, Wärme, Transport) entlang des Energieflusses vom Erzeuger zum Verbraucher standardisiert, so ist die Normung heute Schrittmacher: Die Norm entsteht vor dem Produkt und legt Schnittstellen und Rahmenbedingungen fest. Die Hauptaufgabe liegt heute deshalb in der Standardisierung von Systemen. Die Standardisierung vor der Entwicklung innovativer Produkte gibt dabei die notwendige Investitionssicherheit. Kurz: Durch diesen System Approach liefert die Normung innovative und nachhaltig integrierte Lösungen für künftige Energiesysteme.

Smart Grid
ag visuell / Fotolia

Zukunftstrends des Future Energy Systems

Die aktuellen technischen Entwicklungen spiegeln sich dabei in den heutigen Normungstrends wider. Topthemen der nächsten Jahre sind Internet of Energy (IoE) und Cyber Security, Power2X und E-Mobility, Microgrids und Smart Markets. Beispiel Power2X: Im Rahmen einer stärkeren Vernetzung von Strom-, Wärme- und Mobilitätsektor (Sektorkopplung ) können unterschiedliche Technologien dafür eingesetzt werden, Stromüberschüsse in Zeiten eines Überangebots an erneuerbaren Energien zu speichern oder anderweitig zu nutzen. Die Möglichkeiten reichen vom Ersatz fossiler Brennstoffe im Wärmesektor (Power2Heat) bis zur Herstellung von Synthesegas durch Elektrolyse, wobei auch eine Rückumwandlung in Elektrizität möglich ist.
Beispiel Blockchain-Technologie im Internet of Energy: Dabei werden Normen und Standards entwickelt, die weit über digitale Transaktionstechnologien hinausgehen. Blockchains werden dazu verwendet, komplexe Sensornetzwerke zu koordinieren oder Kommunikation abzusichern. Daneben werden auch Energiegeschäfte zwischen Partnern untersucht, ähnlich wie beim Bitcoin-Zahlungssystem. Ziel dabei: Energiegeschäfte zwischen Partnern ohne eine vermittelnde Instanz direkt untereinander abzuwickeln. Die Blockchain-Technologie kann also nicht nur Prozesse optimieren und Plattformen organisieren – zum Beispiel für den Stromhandel zwischen Besitzern von Photovoltaik- oder Biogasanlagen und Verbrauchern. Mit Blockchains lassen sich auch hochkomplexe und gleichzeitig hochflexible Energienetzwerke entwickeln. Sie eröffnen damit vielversprechende Perspektiven. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist das Asset- Management von Infrastruktureinrichtungen wie Netzen oder Kraftwerken.

Standardisierung nachhaltiger Systemlösungen

Trends und Entwicklungen wie diese spiegeln sich auch in der Normung wider. Das Spektrum der Themen reicht von Informationssicherheit und Rahmenbedingungen für die Energiemarktkommunikation über Microgrids und Blockchains bis zu Datenmodellen für dezentrale Energieerzeuger und einer Vielzahl von Systemdienstleistungen. Die Normung befasst sich dabei mit technischen und wirtschaftlichen Aspekten des künftigen Energiesystems. Schwerpunkt mit Blick auf das Marktdesign sind Themen wie Dateninfrastruktur, Marktplätze, Flexibilisierung durch zellulare Strukturen, Microgrids, Speichersysteme, Windkraft, hybride Energiesysteme und Netzanschlussbedingungen. Aktuell besonders wichtige Systemthemen sind Speichersysteme, Cyber Security, Kommunikationsarchitekturen und die Integration von Elektrofahrzeugen.

Komplexität managen für das e-diale Energiesystem

Bei der Vielzahl der Systemparameter ist ein übergreifender Ansatz ein Muss. Die deutsche Normungsplattform dafür ist das DKE System Komitee „Smart Energy“, das Spiegelgremium zum IEC /System Committee „Smart Energy“. Hier werden mit allen Stakeholdern nachhaltige Normungslösungen für die Fokusthemen Smart Grid, Smart Metering, Smart Home, Smart Grid-IT Security und für Schnittstellen zur Elektromobilität entwickelt. Das erweiterte Themenfeld umfasst Smart Grid, Wärme, Gas, Advanced Metering, Power2Gas einschließlich Schnittstellen zu DIN und ISO. Zukunftsthemen wie Blockchain werden analysiert und für die Expertenteams aufbereitet.

Junge Leute im Gespräch
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Network sucht e-diale Networker!

Dabei gilt: Ein Team ist nur so gut wie die Zusammensetzung und die Zusammenarbeit seiner Mitarbeiter. Umso wichtiger ist es, junge E-dialisten zu gewinnen, um mit Know-how und Elan an wegweisenden Standards für das e-diale Energiesystem der Zukunft zu arbeiten. Sie sind herzlich eingeladen, in unserer „Next Generation DKE“ innovative Lösungen mitzugestalten.

Welche Energietrends sehen Sie? Welche Wünsche haben Sie an Normung und Technik? Und welche Ideen würden Sie gerne weiterentwickeln? Wir freuen uns auf Ihren Kommentar.

Ihr Alexander Nollau
Head of Energy & Mobility

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