Gastautor Dr. Albrecht Reuter (Fichtner IT Consulting AG)

16.03.2016

Digitalisierung der Energiewelt: Drei Denkanstöße

Die Energiewende bringt Herausforderungen mit sich, die gleichermaßen visionäre wie auch sofort umsetzbare Maßnahmen erfordern. Das Energiesystem der Zukunft steht quasi schon vor der Tür: Über 60 Projektpartner in drei Bundesländern haben das Großprojekt C/sells ins Leben gerufen: C/sells ist unser Energiewende-Beschleuniger für Süddeutschland und wird zum großflächigen Schaufenster im Rahmen des BMWi-Förderprogramms SINTEG („Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“). Welche Aspekte der Energiewende-Digitalisierung dabei besonders im Fokus stehen, sollen die nachfolgenden Denkanstöße darstellen.

Erster Denkanstoß: Big Data-Austausch zwischen Übertragungsnetzbetreiber und Verteilnetzbetreiber

Bisher produzieren im wesentlichen Großkraftwerke unseren Strom und speisen diesen auf der Csells2Hochspannungsebene ein, der dann von den Übertragungsnetzbetreibern gemanagt wird. Die Verteilnetzbetreiber spielen derzeit noch keine große Rolle, wenn es um die Netzstabilität geht. Das wird sich ändern, denn wenn wir den politisch beschlossenen Plänen folgen, werden in absehbarer Zeit die fossilen Großkraftwerke sowie die Kernkraftwerke schrittweise stillgelegt und viele, v.a. dezentrale PV-Anlagen, Windkraftwerke sowie andere dezentrale Kraftwerke, werden Strom aus erneuerbaren Energien produzieren. Diese speisen vornehmlich in Verteilnetze ein. Die Verteilnetzbetreiber managen die Einspeisung und stützen das übergeordnete Hochspannungsnetz. Der Stromfluss bekommt somit eine zweite Richtung – nicht nur hin zum Verbraucher, sondern auch hinein ins Verteilnetz.

Das aber bedeutet: Verteilnetz- und Übertragungsnetzbetreiber müssen sich detailliert „absprechen“. Diese neue Kommunikation organisieren wir im Rahmen von C/sells in einer digitalen Abstimmungskaskade. Beispielsweise definiert die Abstimmungskaskade die erforderlichen Prozessschritte und erteilt Regelbefehle im Falle einer massiven PV-Einspeisung bei sonnigem Wetter. Oder eine besonders hohe Nachfrage in bestimmten Zeitfenstern erfordert Abstimmung zwischen Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern, um Lastausgleich sowie Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Zahlreiche dieser sogenannten Use Cases werden in C/sells demonstriert, erforscht und exakt definiert, um beim massenhaften Rollout reibungslose Abläufe im neu entstehenden Energiesystem zu gewährleisten. Dass hier intelligente Verarbeitungssysteme für Big Data Voraussetzung sind, liegt auf der Hand.

Zweiter Denkanstoß: Digitalisierung schafft neue Märkte

Im künftig zellulären Energiesystem existieren virtuelle Kraftwerke, die aus einem Zusammenschluss mehrerer dezentraler Stromerzeugungsanlagen bestehen. Diese Digitalisierungsogenannten Aggregatoren bieten für das Energiesystem den Vorteil, hinsichtlich des Teillastbetriebs und der Lastanpassung wesentlich flexibler zu sein als Großkraftwerke. Flexibilitäten werden von den Aggregatoren eingesammelt und vermarktet. Als Märkte stehen der Systemdienstleistungsmarkt, der Spot- und Terminmarkt sowie bilaterale Verträge mit individuellen Anbietern zur Verfügung. Dadurch leisten die Aggregatoren ihren Beitrag, jederzeit Nachfrage und Angebot zu synchronisieren. Ferner erschließen Aggregatoren auch für Betreiber einzelner Anlagen neue Vermarktungskanäle, die bislang nicht zugänglich oder nicht wirtschaftlich gewesen wären, beispielsweise in Bezug auf Erzeugungsmindestmengen. Virtuelle Kraftwerke bei C/sells werden unter anderem von dem Unternehmen Next Kraftwerke gemanagt, die schon heute eines der größten Virtuellen Kraftwerke Europas betreiben und somit vielen Prosumenten die Möglichkeit eröffnen, ihre Anlagen noch wirtschaftlicher zu betreiben. Die Digitalisierung öffnet somit im Energiesystem der Zukunft Türen zu neuen Märkten und somit neuer Lust an dezentraler Energieerzeugung.

Dritter Denkanstoß: Der zelluläre Ansatz als Voraussetzung für den lokalen und überregionalen digitalisierten Informations- und Energieaustausch

Was interessiert den Übertragungsnetzbetreiber der einzelne Trafo-Messwert? Und was sollte eine Zelle mit der Information zu den Leistungsspitzen der Nachbarszelle anfangen? C/sells verfolgt das Ziel der Komplexitätsreduktion: Dort wo nötig, werden Informationen ausgetauscht, dort wo möglich, werden Informationen gefiltert. Der Austausch zwischen den Zellen erfolgt nach dem Prinzip der Subsidiarität und der Komplexitätsreduktion, sowohl in Hinblick auf den Austausch von Informationen wie auch von Energie. Das Zusammenspiel vieler Zellen macht das durch C/sells demonstrierte Energiesystem resilient, partizipativ, marktfähig und gut zugänglich für neue Akteure. Verträge zwischen Akteuren lassen sich einfacher schließen, eine sichere IT-Infrastruktur ist leichter aufzusetzen: Die Zellen sind durch das Infrastruktur-Informationssystem (IIS) vernetzt. Damit folgt C/sells den Empfehlungen der aktuellen VDE-Zell-Studie und dem dort definierten „Neuen Bildungsgesetz der Netzstruktur“, wonach Erzeugung und Verbrauch elektrischer Energie auf möglichst niedrigen Ebene ausbalanciert werden. Trotz umfassender Rechnerleistung: Digitalisierung ist kein Freifahrtschein für die Erzeugung von Daten-Bergen. Smart ist es vielmehr, den Informationsaustausch so effizient wie möglich zu halten.