Dezentrale Energiesysteme, eine Notwendigkeit in Europa

Das vorherrschende System der Energieübertragung in Europa und im weiteren Sinne auch im Rest der Welt ist derzeit das zentrale Energiemanagementsystem. Bei diesem System wird der Strom zunächst in großen, weit von den Verbrauchern entfernten Kraftwerken erzeugt, über Hochspannungsleitungen übertragen und über Stromnetze an die Endverbraucher verteilt. So ideal das zentralisierte System auch sein mag, es ist nicht ohne Mängel, die sich unter den ökologischen, wirtschaftlichen, technischen und sozialen Auswirkungen auf Netzbetreiber, Stromlieferanten und -verbraucher zusammenfassen lassen. Darüber hinaus hat die zunehmende weltweite Einführung verschiedener neo-infrastruktureller Systeme, die die bestehenden Stromerzeugungsanlagen ersetzen sollen, gezeigt, dass es, wenn intelligente Netze - diefür die unbestechliche Deckung des steigenden Energiebedarfs unerlässlich sind - aufrechterhalten werden sollen, zwingend erforderlich ist, ein effektiveres und nachhaltigeres System zu verbreiten, das sich bereits etabliert hat: die Dezentralisierung der Stromübertragung und des Strommanagementsystems.

Was ist ein dezentrales Energiemanagementsystem und warum ist es wichtig?

Bei einem dezentralen Energiemanagementsystem befinden sich relativ kleine Stromerzeugungsanlagen näher an den Verbrauchern. Die Dezentralisierung zielt im Wesentlichen darauf ab, die physische Kluft zwischen den Stromerzeugern und den Verbrauchern durch Mikronetze zu überbrücken, um eine optimalere Nutzung der erneuerbaren Energien zu ermöglichen.[caption id="attachment_8741" align="aligncenter" width="940"]

Bild: Sandro Bösch/ETH Zürich[/caption]Im Folgenden erörtern wir, warum wir der Meinung sind, dass das dezentrale Energiemanagementsystem für die Erreichung unserer Klimaziele und nachhaltiger Stromnetze notwendig ist.

1. Geringere technische Verluste in Verteilungsleitungen.

Eine der Hauptursachen für Übertragungsverluste sind lange Verteilungsleitungen. Bei der Stromerzeugung kommt es zu Zusammenstößen zwischen den Elektronen, die von einem Ende zum anderen wandern. Diese Zusammenstöße führen zu einem elektrischen Widerstand und damit zu Wärme. Ohne eine ordnungsgemäße Ableitung und Speicherung geht die durch diesen elektrischen Widerstand erzeugte Wärme verloren. Die Größenordnung der elektrischen Verluste in Form von Wärme ist proportional zur Übertragungsstrecke. Im Prinzip tragen zentralisierte Systeme per Definition zu diesem Fehler bei, da die Stromerzeugung weit entfernt ist. Dezentrale Energiemanagementsysteme beheben dies durch die Nähe zwischen Angebot und Nachfrage. Netzbetreiber und Energielieferanten profitieren davon in hohem Maße, da sie die Kosten, die durch diese Verluste entstehen, angemessen umgehen können, die ansonsten unnötige Kosten im Zusammenhang mit dem zentralen System vervielfacht hätten.

2. Flexibles Planen

Mit dezentralen Energiemanagementsystemen können Netzbetreiber und Energielieferanten effektiv Entscheidungen treffen, die nicht durch die Feinheiten des zentralisierten Systems beeinträchtigt werden Das zentralisierte System ist so konzipiert, dass seine Übertragungsmodi und deren Fehlen starr sind. Wenn wir von einem zentralisierten System sprechen, meinen wir ein System, in dem die Energienachfrage von einer einzigen Versorgungsquelle abhängt, die eine Störung verursacht. Nehmen wir an, ein ganzer Staat wird beispielsweise von einem zentralen Kraftwerk mit Strom versorgt. In diesem Fall sind alle in diesem Staat ansässigen Verbraucher den gleichen und gleich wahrscheinlichen Auswirkungen ausgesetzt, wie z. B. einem Stromausfall oder dem Abschalten eines Transformators - dies ist ein weiterer Fehler, den dezentrale Energiemanagementsysteme beheben sollen. Wenn diese Systeme aktiv sind, müssen sich Verbrauchergemeinschaften nicht auf ein bestimmtes Netz verlassen, da es eine Vielzahl von Optionen gibt, aus denen Strom bezogen werden kann, falls ein Netz ausfällt. Dies ist ein doppelter Vorteil, da es zusätzlich ein Gemeinschaftsgefühl unter den Energieakteuren fördert, wo Zuverlässigkeit aufgebaut wird, und ein bestimmtes Kraftwerk nicht so viel Schaden erleidet, wenn sein Versorgungssystem Störungen erleidet, im Vergleich zu einem unabhängigen System ohne Verbundnetze mit ähnlichen oder anderen Kraftwerken.

3. Ländliche und abgelegene Elektrifizierung

Bei größeren Kraftwerken, die zentral und weit entfernt von den Endverbrauchern liegen, wird die Übertragung in abgelegene, ländliche Gebiete zu einer Herausforderung, die sich aus der Entfernung, den unterschiedlichen Präferenzen, der lokalen Akzeptanz und Beteiligung sowie der Finanzierung ergibt.Ländliche Gemeinden sind per Definition in Bereichen wie technologischer Fortschritt, wirtschaftlicher Beitrag und Bevölkerungszahl nicht mit ihren städtischen Pendants vergleichbar. In Verbindung mit den im vorangegangenen Abschnitt genannten Herausforderungen gefährden diese den Zugang zur Stromversorgung und lassen ihren Energiebedarf als selbstverständlich erscheinen.[caption id="attachment_8270" align="aligncenter" width="940"]

By Reinhold Möller, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68790004[/caption]Durch die Dezentralisierung des Energiemanagements wird es für unabhängige, intelligente Netzbetreiber und Energielieferanten einfacher, lokale Kraftwerke in der Nähe dieser ländlichen Gemeinden mit geringem oder gar keinem Zugang zu Strom zu platzieren. Das Vorhandensein dieser intelligenten Netzsysteme in kleineren Gemeinden trägt aufgrund ihrer räumlichen Nähe zu einer effizienten und kostengünstigen Energieverteilung bei.

4. Engere technische Beziehungen zwischen Energieeinzelhändlern und Verbrauchern

Dezentrale Energiemanagementsysteme fördern die Einführung intelligenter Netze und die Integration des Internets der Dinge in elektrische Systeme. Durch den Einsatz fortschrittlicher Messsysteme wird die Kommunikation zwischen Netzbetreibern und Prosumern vereinfacht, die nun durch die Integration von Smart Metering und dem Internet der Dinge überschüssigen Strom an das Netz zurückverkaufen können, wenn sie netzgebunden sind, oder überschüssigen Strom für den späteren Gebrauch speichern können, wenn sie netzunabhängig sind. Darüber hinaus können die Energieversorger die elektrische Situation bei den Prosumern genau überwachen, problemlos Daten abrufen und mit den erhaltenen Daten arbeiten. Diese Beziehung zwischen Energieversorgern und Prosumern in kürzeren Radien hilft Netzbetreibern und Energieversorgern, Kosten zu sparen, die durch überschüssige Energieverluste, Energiediebstahl und Übertragungsausfälle entstanden wären.

5. Geringere Kapitalkosten pro Projekt

Zentralisierte, größere Kraftwerke erfordern einen hohen finanziellen Aufwand für ihre Errichtung. Dazu gehören die hohen Kosten für den Netzausbau und ein unverhältnismäßiges Verhältnis zwischen Preis und Verbraucher. Bei zentralisierten Energiemanagementsystemen haben die Energieversorger oft Schwierigkeiten, den Stromverbrauch in abgelegenen Gebieten effektiv zu überwachen, was eine entsprechende Herausforderung bei der Abrechnung darstellt.

Dies hat zur Folge, dass ländliche Gemeinden mit geringer Bevölkerungsdichte und einer im Durchschnitt schlechteren Wirtschaftslage in der Regel mit mehr Strom versorgt werden, als sie benötigen, und nicht mit den Stromkosten mithalten können, die sich ihre städtischen Nachbarn leisten können. Diese Unzulänglichkeiten führen zu einer allmählichen Ablehnung der Stromversorgung oder zu einer völligen Weigerung, mehr als erforderlich zu bezahlen, was wiederum zu höheren Kosten für die Versorger führt. Wenn das Energiemanagement dezentralisiert wird, kann die entsprechende Stromversorgung besser auf die Bedürfnisse der Verbraucher zugeschnitten werden. Netzbetreiber und Energielieferanten müssen daher keine finanziellen Einbußen durch überhöhte Stromlieferungen an Endverbraucher mit geringem Bedarf befürchten, und kleinere, dezentrale Kraftwerke sind in der Errichtung, Steuerung und Verwaltung kostengünstiger als große, zentrale Kraftwerke.

6. Qualitativ hochwertige Dienstleistungen, die aus einem gesunden Stromökosystem resultieren

Zentralisierte Energiemanagementsysteme führen zu einem Monopol bei der Energieversorgung. Die Verbraucher sind an eine einzige Versorgungsquelle gebunden und müssen sich mit der Qualität der Dienstleistungen abfinden, die sie erhalten. Um solche Möglichkeiten zu minimieren oder gänzlich zu verhindern, müssen Energiemanagementsysteme dezentralisiert werden. Auf diese Weise können mehrere Energieversorger und Betreiber intelligenter Netze ihre Infrastruktur in der Nähe der Endverbraucher errichten und diesen eine Reihe von Optionen zur Auswahl stellen. Darüber hinaus zwingt die Zunahme des Angebots die Energieversorger dazu, die Qualität ihrer Dienstleistungen zu verbessern. Dieses wettbewerbsorientierte Ökosystem ist eine treibende Kraft, die zur Nachhaltigkeit intelligenter Netze beiträgt, da jeder Energieversorger jetzt mehr denn je motiviert sein wird, die besten Maßnahmen zur Verbesserung zu suchen und anzuwenden.

7. Effizientere Nutzung von Kraft-Wärme-Kopplungssystemen

Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) erzeugen Strom und speichern gleichzeitig das Nebenprodukt dieser Stromerzeugung, die Nutzwärme, zur Verwendung in einem einzigen Prozess.Bei zentralen Energiemanagementsystemen verursacht die als Nebenprodukt der Stromerzeugung entstehende Wärme entweder Schäden oder wird nicht genutzt. Bei dezentralen Energiemanagementsystemen hingegen kann diese Wärme aufgefangen, gespeichert und für Heiz- und sogar Kühlfunktionen in Haushalten und Industrie nutzbar gemacht werden. 80 % effizienter als die umweltschädlichen Gaskraftwerke in Großbritannien mit einem Wirkungsgrad zwischen 49 % und 52 % können KWK-Anlagen werden, wenn diese Abwärme angemessen genutzt wird.Dezentrale Energiemanagementsysteme sind lokal. Lokal bedeutet hier nicht unbedingt ländlich, sondern eher nicht großflächig. Jedes intelligente Netz kann diesen Vorteil nutzen, indem es Abwärme auffängt, um in Kombination mit elektrischem Strom lokale Wärme zu erzeugen und gleichzeitig Energieverluste zu vermeiden, die bei der Übertragung zwischen zentralen Stromerzeugungsquellen und ihren Nutzern auftreten würden.

Schlussfolgerung

Zentralisierte Energiemanagementsysteme sind in Europa die übliche und vorherrschende Form der Energieübertragung und -verwaltung. Sie haben sowohl ihre Vorzüge als auch ihre Schwächen. Der allmähliche weltweite Umstieg auf erneuerbare Energiequellen zeigt uns, dass wir die Energiequellen nachhaltig gestalten müssen, wenn wir die globalen Nachfragespitzen abdecken wollen, ohne unsere Klimaziele zu gefährden und gleichzeitig unsere Versorgungssysteme dem Risiko des Zusammenbruchs oder des Verfalls auszusetzen.Die dezentralen Energiemanagementsysteme bieten den lokalen Energieversorgern und Verbrauchern technische und wirtschaftliche Vorteile. Angebot, Nachfrage und Übertragung können leicht überwacht und ohne zusätzliche Komplexität ausgeführt werden. Dadurch wird das Übertragungsmonopol abgeschafft und ein gesünderes Verhältnis zwischen Erzeugern und Verbrauchern geschaffen.