(Teil 3 von 3) – Auf dem Weg zur Dekarbonisierung wurde bereits viel erreicht. Insbesondere der Einsatz innovativer Technologien ist der Schlüssel zu einer CO₂-freien und nachhaltigen Energieversorgung.

Energieeffizienz bleibt eine zentrale Aufgabe. Nicht verbrauchte Energie muss gar nicht erst auf elektrische und erneuerbare Energien umgestellt werden – eine Umstellung, die sowieso schon ambitioniert genug ist. Je weniger Energie wir ohne Komfort- oder Funktionalitätsverlust nutzen, desto leichter gelingt die Umstellung auf eine CO₂-freie Energieversorgung. Dies erfordert die Entwicklung hocheffizienter Technologien in allen Bereichen – von der Energieerzeugung über die Verteilung bis hin zur Anwendung.

Insbesondere Batteriespeicher in der Elektromobilität werden eine wichtige Säule der Energiewende sein. Neben der perspektivisch CO₂-freien Mobilität mit weniger Luftverschmutzung und geringeren Lärmemissionen bietet die Elektromobilität ein enormes Potenzial für Flexibilisierung und Systemdienstleistungen zur Stabilisierung des Energiesystems. Daher wird intensiv an entsprechenden Rahmenbedingungen für das Lademanagement und bidirektionales Laden gearbeitet.

Steigende Komplexität – nicht nur technisch

Mit dem Erfolg der erneuerbaren Stromerzeugung und der zunehmenden Elektrifizierung steigt auch die Systemkomplexität. Anpassungen und Erweiterungen der Stromnetze sind nicht nur aufgrund der steigenden Elektrifizierung erforderlich. Die Infrastruktur insgesamt ist an sich ändernde Randbedingungen anzupassen.

Für die Zukunft sind unter anderem folgende Faktoren zu berücksichtigen:

• Klimafolgen wie Extremwetterereignisse (Hitze, Überflutungen) beeinflussen die Infrastruktur.
• Cyberangriffe auf zunehmend digitalisierte Energiesysteme sind bei der Digitalisierung zu berücksichtigen.
• Geopolitische Risiken erfordern eine stärkere Resilienz der Energiesysteme.

Durch die Digitalisierung können sich deutlich mehr Akteure in den Energiemarkt einbringen. Neben großen Kraftwerken sind nun auch dezentrale Erzeuger und Verbraucher im Verteilnetz Teil des Systems. Dies birgt Chancen, aber auch Risiken: Individuell unkritische Akteure und Marktmechanismen werden gebündelt und dadurch systemkritisch. Erzeugung und Last im Netz werden grundsätzlich von Kunden und Markt gesteuert – in kritischen Netzsituationen muss aber der Netzbetreiber eingreifen können. Das schnell und manipulationssicher umzusetzen, ist eine große Herausforderung.

Bild 2. Energiezelle als Grundbaustein eines vernetzten Zellularen Energiesystem. © VDE|ETG, Fachbeitrag „ Zellulares Energiesystem – Ein Beitrag zur Konkretisierung des zellularen Ansatzes mit Handlungsempfehlungen“

Mit dem Erfolg der erneuerbaren Stromerzeugung und der zunehmenden Elektrifizierung steigt auch die Systemkomplexität. Neben der erforderlichen Anpassung und Erweiterung der Stromnetze sind weitere Faktoren zu berücksichtigen: Diese Herausforderungen von Ausbau, Komplexität und Resilienz müssen nicht nur aus regulatorischer Sicht, sondern auch unter technischen Gesichtspunkten betrachtet werden. Grundsätzlich bietet der Wandel zur All Electric Society Optionen, diese Herausforderungen zu adressieren und für ein flexibles, resilientes und intelligentes Energiesystem zu berücksichtigen. Beispielsweise können die zunehmend dezentral-lokal organisierten Stromerzeugungseinheiten in Verbindung mit Speichern für teilautarke zellulare Energiezellen oder Microgrids genutzt werden (Bild 2). Die Komplexität wird überschaubarer und dezentrale Einheiten sind nicht so einfach flächendeckend angreifbar.

Digitalisierung wird immer wichtiger

Die informationstechnische Vernetzung verschiedener Sektoren (Energie, Industrie, Mobilität, Infrastruktur) erfordert innovative Lösungen wie Datenökosysteme und Datenräume, um Interoperabilität zu ermöglichen und ein sektorübergreifendes Energiemanagement zu realisieren. Auch künstliche Intelligenz gewinnt in der All Electric Society zunehmend an Bedeutung.

Mit dem digitalen Batteriepass oder dem Digitalen Produktpass werden derzeit Grundlagen geschaffen, um beispielsweise kritische Rohstoffe – kritisch sowohl im Hinblick auf die Gewinnung als auch in der Verfügbarkeit – aus Batteriespeichern nachhaltiger zu nutzen und zu recyceln.

Komplexität begrenzen, Anwendung erleichtern

Der Autor: Johannes Stein ist Senior Principal Expert Horizontale Themenentwicklung bei der DKE. © VDE | DKE

Die Anzahl an Marktrollen, Technologien, Förderungen und Wahlmöglichkeiten für Kunden nimmt stetig zu. Gleichzeitig steigt die Komplexität der Prozesse und Zusammenhänge. Um eine effektive und sichere Steuerung des Gesamtsystems zu gewährleisten, müssen Regulierungsrahmen, Markt- mechanismen und Technik klar strukturiert sein. Nur so können Investitionsentscheidungen erleichtert und Anwendungen für Kunden vereinfacht werden.

Normen und Standards sind essenziell für die technische Weiterentwicklung. Auch hier müssen Markt, Regulierung und Technik Hand in Hand arbeiten. Der VDE treibt die notwendigen Anpassungen für das zukünftige Energiesystem voran und entwickelt neue Standards und Regeln. Trotz vieler Fortschritte bleibt noch viel zu tun. Forschung und praxisnahe Pilotprojekte sind weiterhin essenziell. Ihre Erkenntnisse müssen zügig in die Praxis sowie in die Normung und Standardisierung überführt werden.

Die All Electric Society international

Deutschland steht mit der Vision einer All Electric Society nicht alleine da. Weltweit wird massiv in erneuerbare Energien investiert. Allein im Jahr 2023 machten sie bereits 86 % der neu installierten elektrischen Stromerzeugungs- kapazitäten aus – mit steigender Tendenz.

Laut IRENA (International Renewable Energy Agency) und IEA (International Energy Agency) wird dieser Trend durch sinkende Preise für PV-Anlagen und Batteriespeicher, insbesondere aus China, vorangetrieben. Die Auswirkungen auf weitere technologische Entwicklungen sind derzeit kaum absehbar und könnten disruptiv sein.

Auch in den europäischen und internationale Normungsorganisationen wird die All Electric Society thematisch aufgegriffen. Nachhaltigkeit und Dekarbonisierung sind globale Themen.

Im Globalen Süden, wo Elektrifizierung oft noch fehlt, bieten neue Technologien eine Chance für wirtschaftliche und gesellschaftliche Teilhabe – ohne den Umweg über fossile Erzeugung oder aufwändige Netzinfrastrukturen.

In den entwickelten Ländern wird deutlich, dass eine länder-übergreifende Kooperation in der volatilen Stromerzeugung Vorteile bringt. Durch regionale Vernetzung können Schwankungen besser ausgeglichen werden, da die Volatilität auf einer geografisch größeren Fläche abnimmt.

Wie bereits erwähnt, sind Normung und Forschung traditionell international ausgerichtet. Gerade heute sind funktionierende internationale Netzwerke wichtiger denn je.