Diskussionsbeitrag zur interdisziplnären und transdisziplinären Zusammenarbeit zur Gestaltung der Energiewende am Tag der deutschen Einheit

Am Tag der deutschen Einheit  heute, gerade im neuen Haus in Leimen bei Heidelberg sitzend, beginnen die Gedanken zu schweifen.

Gerade wird mir wieder bewusst, dass es immer wieder in Umbruchphasen gilt, das Unmögliche zu Denken. Gerade den Menschen aus den ostdeutschen Bundesländern hatte die Zeit zwischen 1989 und 1990 deutlich gemacht, dass nichts unmöglich ist.

Insofern möchte ich den heutigen Tag nutzen, die Gedanken auf den Umbruch in unserem Energiesystem zu lenken, der nicht nur die Anpassung an Erneuerbare Energien bedeutet, sondern einen Paradigmenwechsel mit sich bringt. Dieser Paradigmenwechsel besteht darin, dass wir von einer linearen Wertschöpfungskette mit unidirektionaler Elektrizitätsverteilung zu einem Wertschöpfungsnetzwerk mit bidirektionalen Energieflüssen übergehen, wobei auch der Energiemarkt einen Designwechsel im Rahmen der zukünftig volatileren sowie gleichzeitig lastfernen und dezentraleren Erzeugung erfahren wird.

Es gilt Energie neu zu denken. Gerade deswegen bewegt mich die Diskussion der letzten Tage zur Definition von Prozessen in diesem Energiesystem sowie zur Normung und zur Profilierung von Normen sehr. Aus diesem Grunde möchte ich heute ein paar Anmerkungen zu diesem Thema zur Diskussion veröffentlichen , die ich bewusst nicht als Vertreter eines Unternehmens oder als Mitwirkender in verschiedenen Gremienaktivitäten äußere, sondern als Person zu Papier bringe, die sich um den Erfolg der Energiewende sorgt und die im Sinne des Gesamtsystems denkt, ohne die Gedanken aus einer Interessensicht eingrenzen zu wollen.

Seitdem ich 2001 als Berater in der Zeit des E-Business-Hypes in die Energiewirtschaft einstieg, durfte ich die Entwicklung zu diskriminierungsfreien Datenaustauschprozessen beginnend bei der EDNA-Initiative, der Bildung von VWEW-Modellen und Nachrichtentypen, über die Verbändevereinbarung VV2, die Festlegungen der BNetzA zu Prozessen und Nachrichtentypen bis hin zur heutigen Arbeit unter der Dachmarke EDI@Energy miterleben. Dies war immer ein beispielgebender Prozess, den ich selbst vielfältig bei der deutschen und europäischen Normungsarbeit zur Use Case-Definition und zur Ableitung von Normen für Kommunikation und Sicherheit aus Use Cases zitiere. Hierbei wurden aber insbesondere die Prozesse zwischen einer begrenzten Anzahl von Akteuren der Energiewirtschaft mit Lieferanten, Netzbetreibern, Bilanzkreisverantwortlichen und Bilanzkreiskoordinatoren einer linearen Wertschöpfungskette über die Enterprise-Systeme dieser Akteure betrachtet.

Worin besteht nun der Paradigmenwechsel?

Der Hauptanspruch im zukünftigen Energiesystem besteht in der Markt- und Netzintegration des Endkunden als Netznutzer mit ihren dezentralen Erzeugungsanlagen in den Verteilungsnetzen und in den Liegenschaften der Endkunden sowie in der Entwicklung von Maßnahmen zur Verbrauchssteuerung bis hin zu automatisierten Energieeffizienzdienstleistungen zur Flexibilisierung des Energiesystems und zur Senkung des Energieverbrauches. Die Vielfalt der verteilten Erzeugungsanlagen in allen Spannungsebenen erfordert weiterhin neue Formen der automatisierten Netzführung in hierarchischer Abstimmung über die Spannungsebenen und die Netzbetreiber hinweg, mit wachsender Verantwortung beim Verteilungsnetzbetreiber. Der Kern dabei besteht in der bezüglich der Datenmengen exponentiell zunehmenden, echtzeitfähigen, automatisierten Maschine-zu-Maschine-Interaktion im Smart Grid als vernetzende Infrastruktur für Markt- und Netzakteure.

Die grundlegende Erkenntnis aus Smart Grid-Forschungsprojekten im E-Energy-Rahmen sowohl im darin eingebetteten moma-Projekt sowie von Strategiegesprächen beim BMBF, BMU und BMWi besteht darin, dass der Erfolg der Energiewende nur durch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Energiewirtschaft, IKT-Industrie, Herstellern elektrotechnischer Anlagen und Geräte sowie durch eine transdisziplinäre Zusammenarbeit mit den Praxispartnern in der Politik bis hin in die Kommunen sowie den heterogenen Nutzergruppen als Interessenträger mit vielfältigen Formen einer zukünftigen Beteiligung gelingen kann.

Insofern ist auch die Frage zu stellen, inwieweit  heutige Formen der Zusammenarbeit im Rahmen energiewirtschaftlicher Arbeitskreise zur Use Case-Modellierung, zur Prozessdefinition sowie zur Profilierung von Normen ausreichend sind oder besser durch eine branchenübergreifende Zusammenarbeit (z.B. von BDEW, VKU, ZVEI, VDE, BITKOM) zu ersetzen ist. Insbesondere stelle ich mir auch die Frage, ob nicht eine Trennung von erstens fachlichen Definitionen (fachliche Use Cases inkl. nichtfunktionale Use Cases zur Gewährleistung von Informationssicherheit, Prozessdefinitionen, Informationsmodelle) sowie zweitens von Normungsfestlegungen und zur Profilierung von Normen im Arbeits- und Festlegungsprozess gestaltet werden sollte, um fachliche und technische Definitionen in unterschiedlicher Halbwertszeit bearbeiten zu können. Aus meiner Sicht muss es auch möglich sein, bei der Neugestaltung von System- und Marktdesign  bisher verwendete Kommunikationsnormen wie EDIFACT im Rahmen einer bis zum Endkunden vernetzten Energiewelt und Maschine-zu-Maschine-Kommunikation ohne Denkverbote in Frage zu stellen.

Wir gestalten gemeinsam die Energiewende und beschreiben damit „am offenen Herzen“ den Übergang in eine neue Energiewelt. Insofern plädiere ich für eine intensivere, branchenübergreifende und stärker koordinierte Arbeit bei Fachdefinitionen sowie eine Zusammenarbeit bezüglich der technischen Definitionen auf einer neutralen Grundlage. Dafür bietet sich bezüglich der genannten zweiten Ebene im Spezifikationsprozess mit der technischen Normung und der Normenprofilierung der internationale Rahmen von IEC/ISO, der europäische Rahmen von CENELEC/CEN/ETSI sowie der deutsche Rahmen von DKE und DIN an. Branchenübergreifende Verbandsgespräche zur Nutzung dieses Rahmens bei der Neudefinition von Prozessen für die zukünftige Energiewelt, zur Normung, zur Normenprofilierung und zur Festlegung von Testverfahren zur Feststellung von Interoperabilität von Komponenten im Smart Grid mit Erzeugern, Verbrauchern, Speichern, Netzautomatisierungsmitteln, virtuellen Kraftwerken und Aggregatoren sollten deshalb sehr zielführend sein.

Indem ich uns also eine erfolgreiche weitere Zusammenarbeit nach diesem 23. Tag der deutschen Einheit bei der Gestaltung der Energiewende wünsche, verbleibe ich

mit sonnigen Grüßen

Andreas Kießling

Sieben moma-Thesen

Um die ökologischen und energiepolitischen Ziele umzusetzen, wird die zügige Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien sowie eine massive Steigerung der Energieeffizienz in den Bereichen Elektrizität, Wärme und Verkehr benötigt. Auf Grundlage der praktischen Erkenntnisse aus dem E-Energy-Projekt Modellstadt Mannheim haben wir folgende sieben Thesen zur Umsetzung der Ziele abgeleitet:

1.      Subsidiarität & Transformation

Der Umbau zu einem nachhaltigen Energiesystem unter Beibehaltung der hohen Versorgungssicherheit erfordert die Erschließung von Energiepotentialen aus zentralen Lagen sowie auch der dezentralen Erzeugungskapazitäten bei Unternehmen, Kommunen und Bürgern.

2. Gesellschaftliches Engagement

Die Erschließung der Potentiale erfordert das Engagement aller gesellschaftlichen Kräfte beim Umbau des Energiesystems sowie eine interdisziplinäre Zusammenarbeit.

3. Transparenz

Veränderungsprozesse erfordern Wissen über Zusammenhänge und wirtschaftliche Chancen für alle Beteiligten.

4. Verbundenheit von dezentralen und zentralen Strukturen

Regionale Interessen sind zu integrieren in ein verbundenes Energiesystem aus dezentralen und zentralen Erzeugungs-, Speicher- und Steuerungsmechanismen. Hohe Versorgungssicherheit wird weder allein durch ein zentralisiertes System noch durch regionale Egoismen entstehen. Ein zellularer Ansatz unterstützt auch dabei, Sicherheit und Datenschutz im Netz zu erhöhen

5. Flexibilität

Ein nachhaltiges Energiesystem mit hohem Anteil dezentralerer und fluktuierender Energiequellen erfordert die Erschließung vielfältiger ausgleichender Flexibilitäten. Diese Flexibilisierung ist nur durch eine engere Interaktion zwischen Markt- und Netzakteuren zu erreichen. Das intelligente Zusammenspiel zwischen Markt und einem aktiven Netz fördert Flexibilitätsangebote und begrenzt somit die notwendigen Netzausbaukosten.

6. Modernisierung

Das zukünftige Energiesystem mit den notwendigen Flexibilitätsoptionen erfordert die Moderni-sierung und erweiterte Vernetzung der Energieinfrastruktur (Smart Grids) verbunden mit Maß-nahmen zum Netz- und Speicherausbau. Grundlage ist eine intelligente Gesamtkonzeption, die den Einsatz moderner und leistungsfähiger Informations- und Kommunikationslösungen voraussetzt.

7. Regelwerk

Das aktuelle Marktdesign passt nicht zum Szenario eines nachhaltigen und dezentraleren Energiesystems. Ein zielgerichteter Umbau zu einer intelligenten Energieinfrastruktur sowie die Gestaltung energiewirtschaftlicher Rahmenbedingungen eines neuen Markt- und Systemdesigns fordern den Staat als Änderungskoordinator und Regelwerkgestalter. Aktuelle Strukturen sind dabei zu überprüfen und die Weichen für den Ausbau zu stellen.

 
MAßNAHMEN FÜR EINE ERFOLGREICHE ENERGIEWENDE

Mit den energiepolitischen Zielen und Anforderungen ist ein klarer Paradigmenwechsel verbunden. Der Übergang aus der zentralen Energiewelt mit fossilen Kraftwerken und Kernkraftwerken hin zu Erneuerbaren Energien unter Berücksichtigung einer hohen Energieeffizienz bewirkt eine verteiltere und dezentralere Energieversorgung mit vielfältiger Beteiligung von neuen Akteuren in den Regionen und Kommunen bis hin zu den einzelnen Bürgern. Dieses Energiesystem ist nicht mehr zentral zu steuern. Deshalb sind auch in der Steuerung eines zukünftig über Strom, Wärme und Gas hinweg gemeinsam geführten Systems neue dezentrale Mechanismen für Markt- sowie für Netzführungsprozesse notwendig und bedingen einen intensiveren Einsatz geeigneter Informations- und Kommunikationssysteme. Folgende Maßnahmenfelder wurden identifiziert.

1. Energiemarkt

Neue Flexibilitätsmärkte: Energiemärkte für die Elektrizitäts- und Wärmeversorgung sowie den Verkehr vermitteln Energiemengen zwischen Erzeugern und Verbrauchern. Die Angebotsschwankungen bei Erneuerbaren Energien erfordern aber die Entwicklung neuer Flexibilitätsmärkte auf Basis flexibler Kraftwerke, flexibler Verbräuche und von Speicherangeboten. Das aktuelle Marktdesign unterstützt die Entwicklung benötigter Flexibilitätsprodukte sowie den Betrieb flexibler Kraftwerke und Speicher noch nicht ausreichend. Eine mögliche Ausgestaltung wären regionale Flexibilitätsmechanismen, die in Analogie zur heutigen Regelenergie im Verantwortungsbereich des Übertragungsnetzbetreibers, dem Verteilnetzbetreiber Flexibilitäten zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit zur Verfügung stellen. Auch hier sind die energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen angemessen anzupassen.

Zentrale und regionale Marktmechanismen: Die nachhaltige Energiegewinnung basiert auf gegenläufigen Trends mit zentralen Quellen von Wind- und Solarenergie sowie mit dezentralerer und kleinteiligerer Erzeugung in Regionen, Kommunen und bei Bürgern. Während für den ersten Bereich neue Mechanismen am Großhandelsmarkt benötigt werden, erfordert die dezentrale Erzeugung neue Aggregations- und stärker dezentralisierte Ausgleichsmechanismen. Diese sollten sowohl Erzeugungs-, Speicher- als auch Lastmanagement-Optionen erfassen und in sinnvoller regionaler Abgrenzung erfolgen. Dies erfordert neue Bilanzierungsmechanismen.

Kundenorientierte Lösungen: Die notwendige Flexibilisierung des Energiesystems erfordert auch die enge Einbindung von Endkunden in immer zeitkritischere Prozesse. Insofern sind auch die Verfahren zur Kundenverhaltensprognose, der Energiebeschaffungsverfahren sowie der Kundeninteraktion mit variablen Anreizen neu zu gestalten und in akzeptierten Teilbereichen zu automatisieren. Heutige Kommunikationsmechanismen erfüllen diese Anforderungen nicht, weshalb die bisherige energetische Schnittstelle zum Kunden durch eine neu zu definierende Mess- und Steuerschnittstelle als Bestandteil des Smart Grids zu ergänzen ist.

2. Energienetze und Infrastruktur

Energienetze und Flexibilisierung: Zukünftig übernimmt das Verteilnetz eine verantwortlichere und aktivere Rolle. Es stellt Kapazitäten zur Verfügung und agiert in einer flexiblen Abstimmung mit dem Markt, der Angebote zur flexiblen Erzeugungs- und Verbrauchssteuerung sowie zur Nutzung von Speicherpotentialen bereit stellt. Das Verteilungsnetz wird somit zum aktiven Partner bei der Gesamtsystemoptimierung. Die regulierte Rolle des Verteilungsnetzbetreibers ist zwar im Rahmen der Entflechtung von Markt und Netz in einer dienenden Funktion, aber sie ist gleichzeitig ein aktives Regulativ für ein funktionierendes und sicheres Energiesystem.

Informationstechnische Infrastruktur: Die neuen Anforderungen setzen eine intelligente Energieinfrastruktur (Smart Grids) bis hin zum Endkunden als Grundlage für Markt- und Netzakteure voraus. Diese vernetzte Infrastruktur muss eine hohe Versorgungssicherheit gewährleisten und über sichere IKT-Strukturen verfügen. Insofern ist die Entwicklung der Kommunikations- und Diensteinfrastruktur als Basis von Smart Grids eine interdisziplinäre Aufgabe und sollte unter Koordinationsaspekten staatlich unterstützt werden. Zu prüfen wäre die Zuordnung dieser Infrastrukturmaßnahmen zum Verteilnetzbetreiber in systemischer Verantwortung für die energetische und informationstechnische Einheit im Spartenverbund. Der Verteilnetzbetreiber kann diese Struktur dann Marktteilnehmern diskriminierungsfrei zur Verfügung stellen sowie Synergien und eine dauerhafte Weiterentwicklung sichern.

Informationssicherheit und Datenschutz ist eine entscheidende Grundlage bei der Vernetzung der kritischen Infrastruktur. Sie muss durch technische aber auch durch organisatorische Maßnahmen definiert werden. Da die Gewährleistung von Informationssicherheit in der vernetzten Energieinfrastruktur die Netzzuverlässigkeit sowie die Akzeptanz des Smart Grids beeinflusst, ergibt sich ebenso die Vermutung, dass eine Zuordnung der systemischen Verantwortung zum Netzbetreiber angemessen sein könnte.

3. Energiepolitik

Gesellschaftliche Koordination: Die zukünftig stark vernetzte Energieinfrastruktur bei zunehmender Interaktion von Markt- und Netzakteuren zur Erschließung von Flexibilitäten erfordert von der Energiepolitik und der Regulierung die Fähigkeit in vernetzten Strukturen prozessorientiert und über vorhandene Marktrollen hinaus zu denken. Eine unabhängige Koordinierungsstelle für das zur Bewältigung der Energiewende notwendige Änderungsmanagement kann die vernetzte Sicht einnehmen und die Politik zur Definition notwendiger Rahmenbedingungen beraten.

Kohärente Abstimmung: Es wird ein Verfahren zur kohärenten Abstimmung bei der Implementierung der intelligenten Energieinfrastruktur und der Gestaltung des Marktdesigns zur Integration der Erneuerbaren Energien sowie zur Beförderung regionaler Mechanismen benötigt. Im Gesamtkontext sind inhaltlich zu regeln

·         Rahmenbedingungen und Maßnahmen zur Implementierung notwendiger technischer Mindestausstattungen,

·         Standardisierunganforderungen an notwendige Kernprozesse zwischen verschiedenen Akteuren,

·         Maßnahmen zur Einhaltung von Informationssicherheit, Datenschutz und Systemzuverlässigkeit sowie

·         energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen.

Europäischer Kontext: Die Schaffung notwendiger energiewirtschaftlicher Rahmenbedingungen sollte sich in den EU-Rahmen zur Umsetzung europäischer Energieinfrastrukturprioritäten einordnen, der die Adoption von Smart Grid-Technologien in der gesamten Union fordert, um effizient das Verhalten und die Aktionen aller mit dem elektrischen Netzwerk verbundenen Akteure zu integrieren.

Internationale Technologieführerschaft: Die Energiewende bietet Deutschland bedeutende Chancen bei der Erlangung der Vorreiterrolle auf einem neuen Technologiegebiet und damit in der Sicherstellung der wirtschaftlichen Stärke durch die Konzentration auf einem für die Zukunft der Welt entscheidendem Wirtschaftszweig. Die Gestaltung des deutschen Rahmens für die Energiewende muss sich deshalb in das internationale Umfeld einordnen.

Anreize und Infrastrukturprogramme: Auf Basis der energiepolitischen Zielstellungen sowie dem damit verbundenen Paradigmenwechsel im Szenario der zentralen sowie dezentralen Erzeugung und Steuerung des Energiesystems erwachsen die Anforderungen für ein neues Marktdesign sowie für ein verbundenes und integriertes Energiesystem. Durch damit verbundene neue technische Anforderungen ergibt sich die Notwendigkeit eine intelligente Energieinfrastruktur (Smart Grids) auszubauen. Politische Maßnahmen sollten den Umgestaltungsprozess zur vollständigen Transformation des Energiesystems fördernd und anleitend durch Anreize für alle Akteure bis hin zum Endkunden in Gang bringen. Insbesondere sind Infrastrukturprogramme für intelligente Energiesysteme auf den Weg zu bringen, da diese sich im Rahmen des heutigen Marktdesigns nicht ausreichend entwickeln werden. Letztendlich geht es darum, ob die Erweiterung zur intelligenten Energieinfrastruktur jeder Markt- und Netzakteur in verengter Sicht allein vornimmt oder ob dies eine gemeinsame Infrastrukturaufgabe ist, die im Sinne volkswirtschaftlicher Synergien sowie mit hoher Informationssicherheit, hoher Akzeptanz und hoher Systemzuverlässigkeit versehen in übergreifender Systemverantwortung gerichtet entwickelt wird.

Neujahrsgrüße und Langfristvisionen

Liebe Leser,

zum Jahreswechsel hat es sich immer wieder bewährt, aus dem täglichen "Hamsterrad" herauszutreten sowie ein wenig der Kreativität freien Raum zu lassen.

Insofern soll hier zum beginnenden neuen Jahr 2012, dem Jahr in dem zum 21. Dezember uns die Mayas große Veränderungen beim Start in einen neuen Kreislauf vorhersagen ;-), mit ihnen ein Blick hinter den Vorhang der fernen Zukunft geteilt werden.

Unsere Aktivitäten mit dem Vorantreiben der Energiegewinnung aus Wind, Solar, Wasser, Geothermie und Biomasse zur Erzeugung von Elektrizität und Wärme sowie zur Nutzung beim Verkehr bezüglich der Transformation des Energiesystems hin zum intelligenten, verteilten und dezentralen Energiesystem haben höchste Bedeutung.

Aber am Horizont leuchten schon neue Zeichen, deren Beachtung sich auch lohnt und die unsere Welt im 21. Jahrhundert ebenso grundlegend verändern werden.

Hier meine ich

- die "kalte Fusion", die der Physiker lieber unter den Begriffen der "Low Energy Nuclear Reactions - LENR" oder "Chemically Assisted Nuclear Reaction - CANR" oder auch "Condensed Matter Nuclear Science - CMNS" einordnet (siehe auch folgende Links)

http://www.lenr-canr.org/

http://www.lenr-canr.org/StudentsGuide.htm

http://kalte-fusion.com/

http://www.iscmns.org/iccf16/

http://coldfusion-miles.com/

http://newenergytimes.com/

- Nutzung von Raumenergie (Prozesse zwischen elektrostatischen Feldern und den Nullpunktoszillationen der Quantenphysik als sogenannte "Raumenergie" oder auch "dunkle Energie")

- Nutzung der Neutrino-Power

- Magnetfeld-Energie

Die Zeitschrift Raum & Zeit hat sich den neuen Dimensionen der Wissenschaft verschrieben und nimmt viele dieser Themen auf.

http://www.raum-und-zeit.com/

Viele dieser Thematiken haben mit Mißtrauen zu kämpfen, weil sie nicht dem Mainstream der Wissenschaft entsprechen und wissenschaftliche Theorien an den Grenzen unseres Wissens noch fehlen, wenn wir an die Vereinigung aller physikalischen Wechselwirkungen, Themen wie dunkle Materie und dunkle Energie denken, aber auch exotische Betrachtungen unter Einbezug von Nichtlokalität und Verschränkung, insbesondere auch bei der Kopplung von Materie und Bewusstsein denken.

Aber insbesondere ergeben sich bei der Suche zur Erkenntnis der universellen energetischen Basis des Universums auch neue technische Möglichkeiten zur Energiegewinnung.

Also es lohnt sich bei allem Engagement für aktuelle Herausforderungen nie neue Chancen aus dem Auge zu verlieren.

Bezüglich der neuen Möglichkeiten möchte ich einen Buchtip mitgeben.

Rubert Sheldrake: Das schöpferische Universum - Die Theorie des morphogenetischen Feldes.

Der Autor Rubert Sheldrake hat die Sicht auf eine immer noch viel zu mechanistisch herangehende Wissenschaft von der Physik, über die Chemie bis hin zur Biologie grundlegend verändert und damit viel Aufsehen erregt.

Insoweit wünsche ich Ihnen allen einen erfolgreichen Einstieg in das neue Jahr 2012, in dem wieder viele Chancen und Veränderungen auf uns warten.

Andreas Kießling

Transformation zum integrierten und effizienten Energiesystem mit regionaleren Strukturen auf Grundlage Erneuerbarer Energien

Dipl.-Phys. Andreas Kießling

Mannheim, den 16. Oktober 2011

Energiepolitische Zielstellungen und Gestaltungsszenarien

Um die ökologischen und energiepolitischen Ziele umzusetzen, wird ein zügiger Ausbau Erneuerbarer Energien sowie eine massive Steigerung der Energieeffizienz benötigt.

Um auf Grundlage dieser Ziele Handlungsentscheidungen abzuleiten, besteht zuerst die Aufgabe das Marktdesign unter den neuen Rahmenbedingungen festzulegen. Es handelt sich nicht um eine einfache Marktintegration der Erneuerbaren Energien in das vorhandene Marktdesign, sondern ein neues Marktdesign ist zu gestalten.

Dabei sind folgende drei grundlegenden Szenarien abzuwägen:

1)    Zentrales, vorrangig stromorientiertes Energiesystem mit dem Vorrang auf offshore Windenergie insbesondere im Nordseebereich, mit Solarstrom aus Nordafrika, Pumpspeicherkraftwerken in Norwegen und Österreich, neuen Höchstspannungsnetzen von Norwegen bis Nordafrika sowie weiterhin passiven Verteilungsnetzen in den Regionen und Energieeffizienz allein in Verantwortung des Verbrauchers

2)    Durchgängig dezentrales Energiesystem in der Verbundenheit von Strom und Wärme mit vollständiger regionaler Autonomie auf Grundlage regionaler Wind- und Sonnenenergie, Biomasse und Biogas sowie eventuell vorhandener Geothermie und Fließwasserenergie mit Batteriespeichern sowie verbundener Regelung von Strom und Wärme zur Ausnutzung der Wärmespeicherpotentiale

3)    Verbundenes Energiesystem aus zentralen und dezentralen Strukturen mit der Möglichkeit des überregionalen Kapazitätsausgleiches, aber auch der verbundenen Regelung von Strom,  Wärme und Gas im integrierten Energiesystem sowie regionaler Verantwortung und Wertschöpfung mit hohem Flexibilisierungs- und Effizienzpotential

Der Hauptnachteil eines rein zentral erzeugenden und gesteuerten Energiesystems liegt in der geringen Flexibilität im Umfeld eines mit Erneuerbaren Energien sehr schwankenden Angebotes sowie im hohen Grade der Angreifbarkeit einer zentral aufgebauten kritischen Infrastruktur und damit in der Gefährdung der Versorgungssicherheit.

Der Hauptnachteil eines rein dezentral geführten Systems  liegt wiederum im geringen Grade der Motivation zur gegenseitigen Unterstützung in verschiedenen Regionen bei Energiemangel in einigen Bereichen und Energieüberschüssen in anderen Bereichen. Damit ist die Versorgungssicherheit bei Mangelsituationen ebenso regional gefährdet.

Die Vorteile in der Verbindung dezentraler und zentraler Ansätze zur Gestaltung eines zellularen Energieorganismus wiederum bestehen in folgenden Kernpunkten:

• Offener wettbewerblicher Markt bis hin zur Wertschöpfung beim Bürger, den Kommunen, den Regionen und damit die maximale Aktivierung aller Beteiligten für die Energiewende durch entsprechende vielfältige Nutzenseffekte und Beteiligung an der energetischen Wertschöpfungskette (Energie, Einnahmen und Arbeitsplätze in den Regionen) sowie auch im Grade der Erschließung einer hohen Wachstumsquote beim Aufbau Erneuerbarer Energieanlagen
• Im Umfeld wachsender Gefahren durch Angriffe auf die reale Welt über das Internet höhrere Versorgungssicherheit durch verteilte Erzeugung und Steuerung über die Übertragungsnetze, die Verteilungsnetze bis hin in die Objekte der Kunden in einer Art zellularen Energieorganismus analog zur höheren Kommunikationsverfügbarkeit im Internet gegenüber den Angriffsrisiken einer zentralen Kommunikationsinfrastruktur
• Höheres Potential an Flexibilisierungsoptionen durch überregionale Grundlastsysteme sowie flexible Kleinstrukturen mit regionalen Ausgleichsmassnahmen, Speichern auf allen Ebenen sowie Energieausgleichsmechanismen zwischen integrierten und intelligent geführten Strom- Gas- und Wärmenetzen bis hin zur Mobilität mit Strom, Biogas und Wasserstoff
• Stärkere Verbindung von Energielieferung und wiederum bezüglich Strom, Gas und Wärme übergeifender Energiedienstleistung inklusive Energiemanagementsysteme in den Gebäuden und damit maximierte Nutzung der Energieeffizienzpotentiale
• Verringerung von Transportverlusten sowie Minimierung von Netzausbau durch erzeugungsnäheren Verbrauch mit zusätzlichem Beitrag zur Energieeffizienz

Paradigmenwechsel und neue Anforderungen

Auf Grundlage der oben dargestellten energiepolitischen Zielstellungen und der Szenariobestimmung ist ein klarer Paradigmenwechsel zu erkennen. Der Übergang aus der zentralen Energiewelt mit fossilen Kraftwerken und Kernkraftwerken zu Erneuerbaren Energien und viel mehr Energieeffizienz bewirkt auch eine deutlich verteiltere und dezentralere Erzeugung mit vielfältiger Beteiligung von neuen Akteuren in den Regionen und Kommunen bis hin zu den einzelnen Bürgern. Dieses Energiesystem ist ebenso nicht mehr zentral zu steuern. Deshalb sind auch in der Steuerung eines zukünftig integrierten, zwischen zentralen und dezentralen Mechanismen sowie über Strom, Wärme und Gas hinweg gemeinsam geführten, verbundenen Systems neue dezentrale Mechanismen für Markt- sowie für Netzführungsprozesse notwendig.

Somit ist zu erkennen, dass es sich nicht einfach um die Integration der Erneuerbaren Energien handelt, sondern dass es um die Gestaltung eines neuen Marktdesigns geht. Um dies zu ermöglichen, sind entsprechende politische Bekenntnisse nicht nur für den Aufbau der Erneuerbaren Energien sondern auch für die Förderung regionaler Marktmechanismen und die Unterstützung der Regionalversorger bei der Entwicklung der dezentralen Erzeugung und der Förderung lokaler energiewirtschaftlicher Gesamtkonzepte notwendig. Eine Vorrangförderung für offshore-Windanlagen sowie Solarstrom in Nordafrika ist dabei schädlich.

Dieser Paradigmenwechsel führt zu neuen Anforderungen bezüglich der Markt- und Netzsteuerung mit viel höheren Geschwindigkeitsanforderungen bis zur Echtzeitfähigkeit, mit neuen Automatisierungsanforderungen in den Verteilungsnetzen und bei den Marktakteuren sowie auch zu Energiemanagementsystemen in den Gebäuden der Netznutzer. Es wird im Vergleich zur gegenwärtigen Situation eine höhere Flexibilität von Erzeugung und Verbrauch benötigt, die mit dynamischer Leistungssteuerung, Energiespeichern auf allen Netzebenen, integrierten Energiesystemen aus Elektrizität, Wärme und Gas sowie zellularen, und damit gegen Ausfälle und Angriffe robusteren Systemen erreicht werden soll.

Um dies voranzubringen, werden intelligent gesteuerte Energienetzwerke (Smart Grids) sowie intelligente Messsysteme (Smart Metering) benötigt, die bei sehr unterschiedlichen Anforderungen und Akteuren aber nicht zwingend die gleichen Kommunikationseinrichtungen nutzen müssen.  Diese Netzwerke funktionieren als territorial organisierte und sich selbst ausgleichende Einheiten mit Strom-, Gas- und Wärmeerzeugern, Energiespeichern und Energienutzern.

Die Netzwerke berücksichtigen im Strombereich gleichzeitig die regionale Situation wie auch Vorgänge in anderen Regionen - wie zentrale Quellen, beispielsweise offshore-Windparks. Dies ermöglicht die Nutzung regionaler Chancen durch Kommunen, aber auch die Beteiligung am Nutzen der neuen Systeme durch alle Bürger.

Dafür ist das bisherige Energieversorgungssystem auf der letzten Meile im Niederspannungsbereich bis hin in die Objekte der Kunden mit einem Energieinformationssystem aus Kommunikationssystem und Automatisierungssystem zu verbinden. Es entwickelt sich das intelligente Energieversorgungssystem (Smart Grid) als Netzwerk aller Komponenten mit mehr Informationen über Erzeugung und Verbäuche.

Maßnahmenvorschläge für die Politik

Die Zielstellungen der zukünftigen Energiepolitik führen, wie dargestellt, zu einem Paradigmenwechsel mit Anforderungen an ein neues Marktdesign und spartenübergreifend integrierte sowie zentral und dezentral verbundene Energiesysteme. Diese marktbedingten und effizienzbedingten Anforderungen führen zu neuen technischen Anforderungen für intelligente und vernetzte Energiesysteme. Die sich daraus ergebenden Handlungsempfehlungen an die Politik können folgendermaßen zusammengefasst werden.

1)    Richtlinienerstellung zur Umsetzung folgender europäischer Energieinfrastrukturpriorität entsprechend dem 2011 vorliegenden Regulierungsvorschlag an das EU-Parlament

„Smart Grid-Entwicklung: Adoption von Smart Grid-Technologien in der gesamten Union, um effizient das Verhalten und die Aktionen aller mit dem elektrischen Netzwerk verbundenen Kunden zu integrieren, insbesondere die Erzeugung eines hohen Betrages an elektrischer Energie durch erneuerbare oder verteilte Energiequellen sowie Demand Response beim Verbraucher umzusetzen.“

Zu entwickeln ist dabei insbesondere Kategorie 1e der europäischen Energieinfrastruktur entsprechend folgender Definition mit auf Mitgliedsstaaten bezogenen Infrastrukturprogrammen:

„Jede Art von Equipment oder Installationen für den Übertragungs- und den Verteilungslevel, mit dem Ziel der digitalen bidirektionalen Kommunikation, der Echtzeitfähigkeit, mit interaktiver und intelligenter Überwachung und Management der elektrischen Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Verbrauch innerhalb eines elektrischen Netzwerkes im Hinblick auf die Entwicklung des Netzwerkes, um effizient das Verhalten und die Aktionen aller mit ihm – sowie mit Erzeugern, Verbrauchern und Einheiten, die beides tun, - verbundenen Kunden zu integrieren, um ein ökonomisch effizientes,  nachhaltiges Elektrizitätssystem mit niedrigen Verlusten und hoher Qualität und Versorgungssicherheit und Zuverlässigkeit sicherzustellen.“

2)    Übertragung der Festlegungen aus dem Regierungsprogramm Baden-Württemberg’s auf andere Bundesländer sowie in die Bundespolitik mit folgendem Inhalt:

- Im Ausbau der Erneuerbaren Energien werden enorme Chancen für eine nachhaltige regionale Wertschöpfung gesehen. Das Ziel ist es deshalb, die Kommunen stärker als bislang auch als Akteure der Energie- und Klimapolitik zu gewinnen

- Stadtwerke sind in den für die Energiewende notwendigen Ausbau der Kapazitäten und in die Neuausrichtung von Klimaschutz und Energiewirtschaft partnerschaftlich einzubinden

- Mit Dezentralisierung der Erzeugung wächst der Bedarf an Innovationen in den Energienetzen (Smart Grid). Baden-Württemberg möchte in diesem Themenfeld in Deutschland eine Vorreiterrolle übernehmen. Ebenso kann Deutschland weltweit eine Vorreiterrolle im Bereich intelligenter Energiesysteme einnehmen und somit den Wirtschaftsstandort mit den Chancen der Transformation des Energiesystems stärken.

3)    Zur Umsetzung des beschriebenen Szenarios einer regionaleren, integrierten und verbundenen Energiewirtschaft zum Erfolg der Energietransformation bedarf es nicht nur des allgemeinen Vorranges an Erneuerbaren Energien, sondern bedarf es einer verstärkten Förderung dezentraler Quellen und keine Vorrangregelung für zentrale Quellen.

4)    Ebenso bedarf es eines gesamtgesellschaftlichen Maßnahmeplanes zur starken Erhöhung von Energieeffizienz mit einem Überwachungssystem zur Messung des Erfolges bei der Effizienzsteigerung in der gesamten energetischen Wertschöpfungskette und nicht nur beim Verbraucher.

5)    Zu befördern ist die Entwicklung regionaler Marktmechanismen und die Unterstützung der Regionalversorger bei der Entwicklung der dezentralen Erzeugung und der Förderung lokaler energiewirtschaftlicher Gesamtkonzepte. Ebenso sind Rahmenbedingungen für die Kommunen zu schaffen, die das Interesse an regionalen energetischen Gesamtentwicklungsplänen stärken, um regionale Energieorganismen in der Verbundenheit mit zentralen Erzeugungs- und Steuerungsmechanismen zu schaffen.

Auf Basis der ökologischen und energiepolitischen Zielstellungen sowie dem damit verbundenen Paradigmenwechsel im Szenario der verteilten Erzeugung und Steuerung des Energiesystems erwachsen die Anforderungen für ein neues Marktdesign sowie ein verbundenes und integriertes Energiesystem. Durch damit verbundene, neue technische Anforderungen wird aber auch ein  intelligentes Energiesystem erforderlich. Politische Maßnahmen müssen den Umgestaltungsprozess zur vollständigen Transformation des Energiesystems fördernd und anleitend in Gang bringen. Besonders sind Infrastrukturprogramme für intelligente Energiesysteme auf den Weg zu bringen, da diese sich im Rahmen des heutigen Marktdesigns nicht ausreichend entwickeln werden.

Dies erfordert insbesondere Maßnahmen für die Kommunen und Regionen sowie auch für die Beteiligung des Bürgers zu ergreifen, um den bestehenden Markt umzubauen. Dies entspricht den europäischen Rahmenbedingungen, die einen kundenzentrierten Ansatz sowie einen sehr offenen wettbewerblichen Markt zum Umbau des Energiesystems anstreben. Ein entsprechendes Umfeld entsteht auch in ersten Landesprogrammen, ist aber insbesondere noch auf der Ebene der Bundespolitik als Priorität festzulegen.

Der Umbau bietet aber Deutschland wie auch ganz Europa bedeutende Chancen bei der Erlangung der Vorreiterrolle auf einem neuen Technologiegebiet und damit in der Sicherstellung der wirtschaftlichen Stärke durch die Konzentration auf einem für die Zukunft der Welt entscheidendem Wirtschaftszweig.