Smart Energy – eine Reiseplanung

Wir haben in unserer Welt in den nächsten Jahren bestimmt viele Herausforderungen zu meistern, auf vielen Ebenen und auf vielfältige Art und Weisen.

Eine der Herausforderungen ist sicher eine zuverlässige, effiziente, bezahlbare und flexible Energieversorgung. Dies gilt hauptsächlich für die Versorgung mit elektrischer Energie, ohne die in unserer Welt kaum noch Aktivität möglich ist. Diese allgemeine Reiseplanung richtet sich an kleine und große Verbraucher, sowie Erzeuger von Energie, die einen ersten Überblick über die kommenden Entwicklungen oder Möglichkeiten zur Mitgestaltung bekommen möchten.

Gerade bei technischen Infrastrukturen besteht die Möglichkeit – ausgehend von gesellschaftlichen Ansprüchen – auf fachlicher und konzeptioneller Ebene mit exzellenten Fachleuten dafür die Grundlagen zu schaffen und die notwendigen Fundamente zu errichten. Diese Technik (eben insbesondere bei Infrastrukturen) muss vollständig und funktionierend vorhanden sein, bevor anschließend Verbraucher und Produzenten kommen, um diese zu nutzen.

Es besteht kein Zweifel daran, in Zukunft werden Systeme zu Energieverteilung und IT-Systeme immer weiter zusammenwachsen. Das wird schon im Titel „Smart Energy“ sehr deutlich, der „das Beste aus zwei Welten“ zusammenbringt.

Verschiedene Reisegruppen, das gleiche Ziel

(Wie oben bereits erwähnt, betrachten wir das Thema unter dem Fokus der elektrischen Energie. Selbstverständlich gilt das auch für andere Energieformen, was hier jedoch völlig den Rahmen sprengen würde)

Energieerzeuger / Produzenten

Unternehmen im Bereich der Energieerzeugung sind typischerweise sehr große Produzenten und haben mit industriellen Maßstäben sehr umfangreiche Erträge auf der Energieseite erwirtschaftet. Auch typischerweise waren dort die Aufwände auf der Seite der vernetzen IT-Systeme verhältnismäßig gering.

Dafür wurden und werden auch heute noch sehr zuverlässige technische Regelungen bzw. Systeme genutzt, die jedoch nicht oder minimal digital vernetzt sind – teilweise aus historischen, teilweise auch aus sicherheitstechnischen Gründen. Diese Situation ist einerseits ein Hindernis für IT-basierte Innovationen und andererseits eine wesentliche Grundlage für den zuverlässigen Betrieb – ein bemerkenswertes Spannungsfeld. Diese Produzenten sind dafür mit Übertragungsnetzbetreibern und Verteilnetzbetreibern wirtschaftlich und technisch gekoppelt – das Spannungsfeld ist damit auch vielschichtig.

Energieverteiler / Distributoren

Die Verteilung von elektrischer Energie folgte lange Zeit (vor dem Aufkommen von dezentralen, regenerativen Energiequellen) dem grundsätzlichen Prinzip „von Groß nach Klein“ oder wie in der Energiewelt ausgedrückt „von oben nach unten“. Aus den großen Kraftwerken fließt der Strom über Höchst- oder Hochspannungsnetze über verschiedene Zwischenstufen in die Niederspannungsnetze zu den Verbrauchern. Große industrielle Verbraucher beziehen die elektrische Energie manchmal aus einer der genannten Zwischenstufen.

Diese großen Versorgungsnetze unterliegen einem ständigen Wandel und sind aufgrund dieser Anforderungen durch die Betreiber an vielen Stellen bereits digitalisiert. Es handelt sich dabei um ein sehr komplexes Umfeld mit vielfältigen digitalen Schnittstellen und unterschiedlichen Vernetzungen, deren Einordnung an dieser Stelle nicht möglich ist.

Energieverbraucher / Konsumenten

Verbraucher werden typischerweise aufgrund der Menge und des zeitlichen Verhaltens charakterisiert. Private Verbraucher sind selbstverständlich von großen, energiehungrigen Industriebetrieben zu unterscheiden – deren Anzahl natürlich auch.

Allgemein üblich ist eine recht langfristige Planung und Vertragsgestaltung. Klassisch kann man den Energieverbrauch als relativ statisches Thema betrachten – es gibt beispielsweise „typische Lastgänge“, in denen (über Jahre entwickelte) statistische Aussagen über Privathaushalte gemacht werden. Dynamische Veränderungen oder die dezentrale Produktion von eigenem Strom kommt erst seit kurzer Zeit dazu.

Es wird eine gemeinsame Reise

Es zeichnet sich ein sehr klarer Trend ab: in einer vernetzten Welt wachsen Produzenten und Konsumenten auf verschiedenen Ebenen immer mehr zusammen.

Man spricht von Prosumer (im Deutschen eher von Prosument) bei Konsumenten, die zugleich auch Produzent sind. Es wird also im vorliegenden Falle elektrischer Strom erzeugt, der (teilweise) selbst verbraucht wird.

Gibt es dann mehrere dieser Prosumer, wird die Kommunikation und der Informationsfluss zwischen allen Beteiligten immer wichtiger.

Dies sollen folgende Beispiele von Kommunikation etwas erläutern:

• Viele Navigations-Apps, die miteinander kommunizieren, leiten uns dynamisch um Staus oder andere Gefahrenstellen. Die Apps sind auch hier Konsument sowie Produzent und leisten einen beträchtlichen Teil der Wertschöpfung durch das Verarbeiten und Weitergeben von Informationen.
• Fast überall wahrnehmbar: „Warenflüsse“ sind ohne „Informationsflüsse“ nicht mehr denkbar.
• Dienstleistungen werden heute speziell auf die Bedürfnisse des Kunden angepasst. Grundlage dafür sind vielfältige, valide Informationen über die Kunden und deren Nutzungen. Auf Basis weiterer Informationen wählen auch die Kunden ihre Dienstleister, genauer gesagt deren Angebote aus. Informationen fließen dabei in beide Richtungen.
  Auch in einer modernen Energie-Wirtschaft fließen (häufig wiederkehrend) viele solcher Informationen zwischen allen Beteiligten, um sowohl optimale Produkte anbieten zu können, als auch eine optimale Nutzung umzusetzen. Dies geschieht auch während einer Nutzung, was gänzlich neue Produktmerkmale ermöglicht.
• IoT steht weit mehr als in den Startlöchern, viele Initiativen arbeiten an zentralen und dezentralen Lösungen, wie man Geräte über das Internet sinnvoll, sicher und herstellerübergreifend vernetzt und natürlich an der Frage, warum? Erste serienreife, vernetzte Produkte stellen ihren Nutzen unter Beweis.
• Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) versorgen sowohl den eigenen Haushalt, als auch das öffentliche Netz mit elektrischem Strom. Informationen, wo gerade welcher Strom preiswert verfügbar ist oder welche Netze noch Reserven haben, sind dann wesentlich.
• Lösungen zum Verkauf von Strom zwischen Nachbarn werden angeboten, ebenso wie verbesserte Lösung, um Strom dezentral zu vermarken und einzukaufen. Der Energiehandel wird durch verschiedene Innovationen dezentralisiert, vielfältiger und flexibler.

Reiseerwartungen

Vom Backpacker bis zum 5-Sterne-Urlauber oder

Energieproduzenten und Energieverbraucher erwarten Zuverlässigkeit, Komfort, Wirtschaftlichkeit, klare Regelungen und verfügbare Technik. Transparenz und Nachvollziehbarkeit spielen eine immer größere Rolle.

Zum Beispiel sind „intelligente Netzstationen“ in den Städten und Gemeinden für die Versorgung mit elektrischem Strom vorgesehen. Diese Netzstationen sollen z. B. auch mit zusätzlich erzeugten PV-Strom von den Dächern effizient umgehen können und u. a. dafür die Betreiber (z. B. Stadtwerke) mit aussagekräftigen Daten versorgen. Die Betreiber können aufgrund dieser Daten dann sinnvolle Planungen für wirtschaftliche und technisch attraktive Entwicklungen vornehmen. Dafür benötigen die Betreiber neben diesen „intelligenten Netzstationen“ zusätzlich auch die notwendigen IT-Infrastrukturen und die Sicherstellung eines zuverlässigen IT-Betriebes.

Es gibt dazu seit einiger Zeit verschiedene Pilot-Projekte, Forschungsvorhaben und Arbeitsgruppen, die mit diesen Erwartungen angetreten sind.

Stand heute, stellen „intelligente Netzstationen“ und eine Digitalisierung in diesem Bereich eher eine Ausnahme oder Seltenheit dar. Aktuell können die Erwartungen weder aus Sicht der Energieproduzenten noch der Energieverbraucher angemessen erfüllt werden.
Siehe hierzu „Gutachten Digitalisierung der Energiewende
Topthema 2: Regulierung, Flexibilisierung und Sektorkopplung“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, 2018, S. 13.

IT Infrastrukturen sind

• auf wirtschaftlicher Ebene z. B. Marktplätze oder Datenquellen als Grundlage für Investitionsentscheidungen
• auf technischer Ebene, z. B. Steuerungssysteme inkl. notwendiger Sicherheitsmerkmale
• auf regulatorischer Ebene verantwortlich für Auditierungen, Überwachungs- oder Abrechnungssysteme
• auf politischer Ebene Informationsquelle für Entscheidungsgrundlagen

In der Umsetzung gibt es auf all diesen oben genannten Ebenen Schwierigkeiten. Fehlende und nicht funktionierende Lösungen lassen sich wie wiederkehrende Muster in unterschiedlichsten Themenfeldern von Transformationsprozessen erkennen, z. B. in den Schwierigkeiten der Digitalisierung im Gesundheitswesen oder einer übergeordneten, integrierenden Digitalisierung in Ansprüchen zukünftiger Mobilität etc.

Dies lässt sich beispielsweise an den Forderungen „Digitale Transformation für die Energiewende – Energiewende für die digitale Transformation“ vom BDEW, Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft ablesen.

Aufgabe der Fachleute ist es, diese Muster zu erkennen, effiziente Lösungen für Aufgaben in diesen Bereichen zu erarbeiten und umzusetzen. Eine Teilaufgabe dabei wird es sein, im ersten Schritt diese Fachleute zu finden, gemeinschaftlich Kompetenzen zu erarbeiten und anschließend umzusetzen.