Erneuerbare Energien: von der Marktdurchdringung zur nahtlosen Netzintegration

Die Energielandschaft befindet sich weltweit in einem beispiellosen Wandel, angetrieben durch die Trends der Dekarbonisierung, Dezentralisierung und Digitalisierung.

Um vollständig aus fossilen Brennstoffen auszusteigen und die globale Erwärmung zu bekämpfen, ist eine wichtige Verhaltensänderung erforderlich. Mehrere Länder haben ihre eigenen Ziele mit unterschiedlichen Zeitplänen, angetrieben von der Europäischen Union mit ihrer Strategie für ein klimaneutrales Europa bis 2050 und verschiedenen nationalen und internationalen Gesetzgebungen und Richtlinien. Zum Beispiel soll Deutschland den Primärenergieverbrauch von über 80 % auf unter 10 % umstellen und durch erneuerbare Alternativen ersetzen. Das Vereinigte Königreich hat vor kurzem ein bahnbrechendes Gesetz verabschiedet, in dem es sich verpflichtet, bis 2050 keine Kohlenstoffemissionen mehr zu verursachen. Um dies jedoch auf nachhaltige Weise zu erreichen, müssten die fossilen Energieträger vollständig durch erneuerbare Energien ersetzt werden. Wir haben erlebt, wie die Solar-PV in eine neue Ära eingetreten ist und zum unangefochtenen Marktführer bei den erneuerbaren Energien geworden ist und für ein Kapazitätswachstum sorgt. Gleichzeitig wird erwartet, dass die erneuerbaren Energien weiter wachsen und laut dem Sustainable Development Scenario bis 2040 einen Anteil von 63 % an der gesamten globalen Stromerzeugung haben könnten. Gleichzeitig sind die asiatischen Länder auf dem Vormarsch: Auf China und Indien werden bis 2040 voraussichtlich über 40 % des Nettozuwachses an erneuerbaren Energien entfallen.

Aber was passiert, wenn es einen Überschuss an Wind- und Solarenergieerzeugung im Verhältnis zur Nachfrage gibt oder nicht genug Strom produziert wird, um die Spitzennachfrage zu decken?

Die Instabilität des Stromnetzes kann zu großen finanziellen Verlusten für Industrieunternehmen führen, insbesondere im Falle von Stromausfällen. Wie können wir erneuerbare Energien in das bestehende und historisch gewachsene Stromnetz integrieren und gleichzeitig diese Probleme vermeiden? Um eine wirklich dekarbonisierte Zukunft zu erreichen, ist die nahtlose Netzintegration von erneuerbaren Energien und anderen neuen Technologien entscheidend. Die Überwindung der alten Paradigmen ist ein grundlegender Schritt, um den Wandel voranzutreiben und einen schnellen und effizienten Übergang zu den erneuerbaren Energien zu gewährleisten.

Bei der 4. Solar Impulse Foundation Experts' Challenge in München kamen Branchenexperten aus verschiedenen Ländern zusammen, um dieses Thema zu diskutieren, wobei sich 3 Hauptthemen herauskristallisierten:

• Der Trend zu einem dezentralen System aus erneuerbaren Energien, Smart Grids und EVs, ermöglicht durch Daten und intelligente Technologien.

Mit der Zunahme dezentraler und verteilter erneuerbarer Technologien (Solar, Wind, Speicher, etc.) kommen die Herausforderungen, die Intermittenz zu bewältigen, das Netz zu stabilisieren und die zahlreichen verteilten Anlagen zu optimieren. Intelligente Netze können ein effizienteres und zuverlässigeres Nachfrage-/Einspeisemanagement ermöglichen und die Energienutzung durch den Einsatz von Daten und Digitalisierung optimieren.

"Elektrofahrzeuge (EVs) werden einen großen Einfluss auf die Stabilisierung des Stromnetzes und den energieeffizienten Transport haben"
Schekeb Fateh - Geschäftsentwicklung bei Miromico.

Mit dem exponentiellen Wachstum von EVs und dem Trend zur Elektrifizierung von Wärme können intelligente Technologien auch eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der zusätzlichen Nachfrage in den Stromnetzen aufgrund von EVs und Wärmepumpen spielen. EVs sind jedoch im Wesentlichen Batterien auf Rädern und können zusätzliche Flexibilität für das Netz freisetzen und neue Einnahmemöglichkeiten schaffen. Unter den Experten wurde diskutiert, ob es im Laufe der Zeit genügend Leistungsverbesserungen und Kostensenkungen bei Batterien geben wird, um sie gewinnbringend in die Stromnetze zu integrieren. Es wurde auch darauf hingewiesen, dass Batterien einem ähnlichen Trend folgen könnten, wie er in der PV-Industrie zu beobachten ist, wo die Preise im Laufe der Jahre deutlich sinken.

Dennoch herrschte Einigkeit darüber, dass (die Batterien in) E-Fahrzeugen zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität beitragen und die Notwendigkeit des Baus großer statischer Batterien verringern könnten. Ein praktisches Beispiel: Batterien ermöglichen es den Kunden, Energie aus Solarmodulen zu speichern und sie in Zeiten von Nachfragespitzen zu nutzen, um die Energiekosten zu senken und sie möglicherweise auch durch Demand Side Response (DSR) und Vehicle-to-Grid (V2G) zu monetarisieren.

• Bedarf an Lösungen, die auf Marktmechanismen und erhöhten Investitionen basieren.

Um langfristig dekarbonisierte und dezentralisierte Energiemärkte zu ermöglichen, müssen Lösungen entwickelt werden, die auf Marktmechanismen basieren und gleichzeitig das Risiko von "stranded assets" minimieren. Um diese Ziele zu erreichen, sind jedoch heute Investitionen erforderlich, um die Kosten zu senken, neue Innovationen einzubinden und das Wirtschaftswachstum zu fördern. Aber wer wird für die Störung des Energiemarktes bezahlen? Es war schon immer eine Herausforderung, substanzielle Investitionen zu erhalten, und es bedarf innovativer Finanzierungsmodelle sowie staatlicher/regulatorischer Maßnahmen (z. B. durch eine Kohlenstoffsteuer oder einen umfassenden Handel mit CO2-Zertifikaten), um das Risiko der Investoren zu reduzieren.

• Entstehen neuer Geschäftsmodelle und neuer Innovationen.

Wir sehen heute eine Entwicklung weg von gemeinschaftlichen und anlagenbasierten Systemen hin zu kundenzentrierten und plattformbasierten Energiemärkten. Da die Welt immer vernetzter und digitaler wird, werden auch Daten und intelligente Systeme eine größere Rolle in den Energiesystemen spielen. Startups und neue Akteure entwickeln innovative/neuartige Geschäftsmodelle, Service-Plattformen, die IoT und Daten nutzen, sowie neue Technologien. Dennoch waren sich die Experten nicht einig, welche spezifische Rolle Daten in der Energiewirtschaft spielen werden. Etablierte und neue Akteure in der Energiewirtschaft bewerten auch ihre Rollen in den zukünftigen Energiemärkten neu, um zu bestimmen, welche Rollen sie spielen können. So überschneiden sich beispielsweise die Energie- und die Transportbranche mit dem Aufkommen von Elektrofahrzeugen, was eine Fülle von neuen Möglichkeiten und Anwendungsfällen ermöglichen kann, die es bisher vielleicht noch nicht gab.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Energielandschaft auf der ganzen Welt im Wandel befindet. Um ein nahtlos integriertes, kohlenstoffarmes Energiesystem zu schaffen, ist ein verstärkter Fokus auf die Ermöglichung von Flexibilität erforderlich, um die verschiedenen verteilten Energieanlagen erfolgreich zu verwalten und zu optimieren. Dies erfordert einen kollaborativen Ansatz zwischen den verschiedenen Branchen, da die Sektoren Energie, Transport, Wärme und Digitales immer stärker zusammenwachsen. Durch die sektorübergreifende Zusammenarbeit können wir gemeinsam neue Möglichkeiten erschließen und unseren Weg in eine kohlenstoffarme Zukunft beschleunigen.

Die folgenden Autoren haben zu diesem Artikel beigetragen:

• Schekeb Fateh - Business Development bei Miromico und beratender Experte bei der Stiftung Solar Impulse.
• Dr. Thomas Walter - Geschäftsführerin Easy Smart Grid GmbH
• Jakob Kretzinger - Energietechnik und Betriebswirtschaftslehre an der EPFL.
• Sabrina Cipullo - Koordinator der Expertenbewertung bei der Stiftung Solar Impulse.