Energiewende: Vor allem Windkraft soll die Stromversorgung in Deutschland garantieren. Die Digitalisierung der Stromnetze zählt zu den wichtigsten Technologie-Trends 2022. Bild: Pexels/Pixabay

Technologie-Trends 2022: Keine Energiewende ohne Digitalisierung

Wenn wir einen Ausblick auf die wichtigsten Technologie-Trends 2022 wagen, ist relativ klar: Die Energiewende wird dabei eine entscheidende Rolle spielen – dafür dürfte schon das Programm der Ampelkoalition sorgen. Für Energieerzeuger heißt das, auf dem bereits eingeschlagenen Weg zur Digitalisierung noch mal kräftig Gas zu geben.

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Deutschland forciert die Energiewende. Atomkraftwerke werden in Kürze abgeschaltet, der Ausstieg aus der Kohle soll nach dem Willen der kommenden Regierung möglichst schon bis 2030 Realität werden. Diesen Vorgaben der Politik müssen vor allem die Energieversorger Taten folgen lassen.

Als Ersatz für die bisherige klimaschädliche Energieerzeugung sind neben Biomasse-Kraftwerken vor allem Solar- und Windkraftwerke vorgesehen. Allerdings gibt es mit ihnen ein Problem: Die letzten beiden Energiearten sind sehr volatil und gefährden damit die Netzstabilität. Das stellt die Betreiber der Stromnetze vor große Herausforderungen.

Digitalisierung bringt Stabilität ins Netz

Eine Lösung dafür sollen digitale Techniken bieten, die das fragile Gleichgewicht aus Angebot und Nachfrage ausbalancieren. Sie formieren die sogenannten „Smart Grids“ – also intelligente Energie-Netzwerke. Im Smart Grid kommunizieren alle Bausteine des Stromnetzes miteinander. Die Kette reicht dabei von der Erzeugung über den Transport, die Speicherung und Verteilung bis hin zum Verbrauch der elektrischen Energie.

So sollen die Photovoltaikanlage, das Elektroauto oder die Raumluftanlage eines Industriebetriebs zu Bestandteilen eines integrierten Daten- und Energienetzes werden. Smart Grids zählen deshalb schon lang zu den wichtigen Technologie-Trends.

Smart Meter: wichtige Bausteine für die Energiewende

Einer der Bausteine für das Smart Grid  sind die bereits seit einigen Jahren diskutierten „Smart Meter“. Sie sollen vor allem helfen, die bisweilen minütlich schwankenden dezentralen Einspeisungen durch erneuerbare Energieerzeugung in den Griff zu bekommen. Denn gerade Schwankungen sind ein ernstes Problem für Stromnetze, die weder eine Unter- noch eine Überlast vertragen. Ein Smart Meter meldet über ein Gateway den aktuellen Stromverbrauch eines Haushalts oder eines Unternehmens an den Netzbetreiber. Theoretisch sollen die intelligenten Stromzähler auch vernetzte Haus- und Industriegeräte steuern können. Sie könnten die Geräte also beispielsweise aus- oder einschalten, um Leistungsspitzen im Netz zu glätten. Dazu wird aber auch der konsequente Ausbau von Smart Homes und vernetzter Industrieproduktion notwendig. Dabei steht die Steuerung der größten Verbraucher im Fokus – in Privathaushalten etwa Wasch- oder Spülmaschine.

Während in Dänemark , Finnland, aber auch in Spanien und Italien bereits 97 Prozent der Haushalte mit Smart Metern versorgt sind, sind es in Deutschland laut eines Berichts der Association for Renewable Energy and Clean Technology (REA) gerade mal 17 Prozent. Die Gründe sind vor allem regulatorischer Art: In Deutschland pocht man bekanntlich auf einen sehr gründlichen Datenschutz. Das hat die Installation von Smart Metern über Jahre verzögert und tut dies immer noch.

Smartmeter: In Dänemark sind die intelligenten Zähler schon weit verbreitet
Smarter Stromzähler: In Dänemark sind Smart Meter schon weit verbreitet. Bild: Gert Skriver, CC BY 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/3.0>, via Wikimedia Commons

Vorgeschrieben sind die intelligenten Stromzähler derzeit nur für Haushalte mit mehr als 6000 kWh Jahresverbrauch. Das dürfte also nur Familien mit fünf und mehr Personen betreffen – sowie sehr stromfressende Homeoffices.

Energiewende braucht Daten

Doch richtig sinnvoll werden die intelligenten Strommesser erst, wenn eine Solaranlage auf dem Dach mit dem Stromnetz verbunden wird oder ein Elektroauto in der Garage steht. Denn dann können die smarten Zähler auch die Einspeisung von Solarstrom steuern beziehungsweise in Zukunft den Akku des Elektroautos als Pufferspeicher nutzen. Außerdem liefern beide Elemente hilfreiche Daten für einen automatisierten Netzbetrieb in nahezu Echtzeit. Derzeit fehlen aber noch die gesetzlichen Regelungen hierfür. Für 2022 steht zu hoffen, dass die neue Regierung dies ändert und die rechtlichen Vorgaben an die Gegebenheiten und praktischen Anforderungen anpasst. Dann dürften auch Smart Meter im Trend liegen.

Ein Beitrag zur sicheren Energiewende könnte auch eine Forschungsarbeit des Fraunhofer ISE leisten. Das Projekt, das bereits 2019 gestartet wurde,  hat sich zum Ziel gesetzt, den Netzbetreibern Daten in Echtzeit über die Leistung der knapp zwei- Millionen Solaranlagen in Deutschland zu liefern.  Damit bekommen die Energieunternehmen ein Monitoring- und Steuerwerkzeug für eine sichere Netzbetriebsführung an die Hand.

Ausgehend vom Anlagenregister wird dazu in einem komplexen Verfahren der Standort und sowie die Ausrichtung und die Neigung jeder einzelnen PV-Anlage ermittelt. Aufgrund von Messwerten einzelner Anlagen oder auch von Satellitendaten kann dann die einfallende Sonnenstrahlung errechnet und daraus die gewonnene Leistung aller Anlagen im überwachten Gebiet interpoliert werden. Diese Daten stehen in Echtzeit zur Verfügung, bieten aber auch die Option, 30 bis 60 Minuten in die Zukunft zu schauen. Für längere Zeiträume kann das das System die Prognosen von Wettersystemen mit einbeziehen.

Energiewende: Das Fraunhofer ISE ermitteltauch ohne unmittelbare Messungen die aktuelle Leistung von PV-Anlagen.
Das Fraunhofer ISE ermittelt auch ohne unmittelbare Messungen die aktuelle Leistung von PV-Anlagen. Bild: Fraunhofer ISE

In 2022 färben Blockchains den Strom grüner

Auch die Blockchain könnte bei der Energiewende helfen. Dafür eingesetzt werden sollen energiesparende Technologien, die das sogenannte „Proof of Stake„-Verfahren nutzen. Dieses Verfahren kommt im Gegensatz zu dem bei Bitcoin eingesetzten „Proof of Work“ ohne zeit- und energieintensives Mining aus. Zu den Blockchain-Technologien, die Proof of Stake nutzen, soll sich im Laufe des Jahres 2022 auch Ethereum gesellen.  Zumindest stellt dies der Ethereum-Gründer Vitalik Buterin in Aussicht.

Damit würde  die derzeit wichtigste Blockchain für die sogenannten Smart Contracts deutlich grüner: Durch den Einsatz von Proof of Stake statt Proof of Work lassen sich bis zu 99 Prozent Strom sparen. Als Alternativen stehen auch die beiden Ethereum-Clone Cardano und Polkadot bereit. Auch sie arbeiten mit Proof of Stake. So zählen auch grüne(re) Blockchains zu den Technologie-Trends 2022.

Smart Contracts  haben für die Energiewende eine immens hohe Bedeutung. Sie können zur Steuerung der Smart Meter eingesetzt werden,  in Verteilernetzen übernehmen sie die Aufgabe, Lastgänge fälschungssicher zu speichern. Smart Contracts  ermöglichen auch den automatisierten Stromhandel zwischen Erzeuger und Verbraucher ohne Umweg über die großen Netzbetreiber. Dabei können sie sogar belegen, dass der bezogene Strom wirklich aus erneuerbaren Energien stammt. Wie das funktionieren kann,  zeigt das deutsche Start-up Lition, das mit dieser Technologie eine Strombörse aufgebaut hat und so auf seine Weise die Energiewende vorantreibt.

Lition ist eine Strombörse, die auf Blockchain-Technologie beruht.
Lition ist eine Strombörse, die auf Blockchain-Technologie beruht. Screenshot: IW

Überzeugungsarbeit mit VR-Technik

Beim Ausbau der für die Energiewende unverzichtbaren erneuerbaren Energien müssen die Netzbetreiber auch 2022 weiter mit Widerstand rechnen.  Eine wachsende Zahl von BürgerInnen fürchtet sich vor Windrädern, die Schatten werfen oder sie will keine  Solarzellen auf der Wiese dulden, die das Landschaftsbild verschandeln könnten. Ein Projekt des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg will Augmented- und VR-Technologie einsetzen, um den betroffenen BürgerInnen diese Ängste zu nehmen.

Denn oft machen sich die Menschen falsche Vorstellungen von Größe und Ausmaß der geplanten Objekte. Deshalb sollen diese durch die Technik visualisiert  und in exakten Größenverhältnissen in die Landschaft projiziert werden. Die  Bürgerinnen und Bürger sollen so die Größe und Wirkung der Bauwerke besser einschätzen können. Die Daten dieses zum Jahreswechsel 2021/2022 zu Ende gehenden Projektes werden auch Teil des Energie-Atlas Baden-Württemberg werden. VR-Technik zählt ohnehin zu den Technologie-Trends 2022 – kann hier aber auch bei der Energiewende helfen.

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