Energieversorgung in der Zukunft: Heute digitalisieren für ein nachhaltiges Morgen

Europa konzentriert sich weiterhin auf die ehrgeizige Reise in Richtung „Net Zero“, doch das Ausmaß der Herausforderung ist enorm. Die veraltete Netzinfrastruktur, von der 40 % mehr als vier Jahrzehnte alt sind, und der Markteintritt von Nicht-Energieunternehmen (Amazon, Microsoft) in diesem Sektor tragen zur Komplexität bei. 
 
Um die Treibhausgasemissionen 55 % zu senken und wie geplant bis 2030 einen Anteil von 45 % an erneuerbaren Energien zu erreichen, muss Europa ein intelligenteres, digitalisiertes Energiesystem aufbauen. Dieser Wandel ist keine Option, sondern eine Notwendigkeit für die Zukunft der Energie, in der die Digitalisierung eine zentrale Rolle bei der Bewältigung der komplexen Herausforderungen spielt. 
 
Lesen Sie weiter und erfahren Sie, wie sich die Topologie der Energiesysteme verändert und wie Unternehmen digitale Lösungen nutzen können, um ein robustes Energie-Ökosystem aufzubauen.

Was bedeutet Digitalisierung im Energiebereich?

Unter Digitalisierung im Energiesektor versteht man die Nutzung digitaler Technologien zur Optimierung von Energieerzeugung, -übertragung, -verteilung und -verbrauch. Sie umfasst (nicht abschliessend):

• Intelligente Netze für eine effiziente Energieversorgung 
• Vorausschauende Wartungslösungen in Kraftwerken 
• Echtzeit-Datenplattformen für eine bessere Entscheidungsfindung 
• Intelligente Energielösungen zur Bewältigung der höheren Volatilität von erneuerbaren Energien 
• Unterstützung von dezentralen Prosumer-Lösungen 

Die Digitalisierung bietet eine Alternative zum Bau neuer Infrastrukturen, die kostspielig und langsam in der Umsetzung ist. Sie kann den Energieversorgern helfen, eine hohe Dienstleistungsqualität aufrechtzuerhalten, ohne dass umfangreiche Bauarbeiten und Installationen erforderlich sind.

Traditionelles Energiesystem

Das traditionelle Energiesystem vor 20 Jahren war durch Zentralisierung und Einfachheit gekennzeichnet. So gab es beispielsweise im Vereinigten Königreich nur 50 bis 100 Kraftwerke im ganzen Land. Diese Kraftwerke arbeiteten kontinuierlich, wobei nur wenige die notwendige Flexibilität zur Deckung der schwankenden Nachfrage boten. Bei einem plötzlichen Anstieg des Energieverbrauchs - etwa wenn die ganze Nation ein Fußballspiel anschaute - rief das nationale Netz einfach das betreffende Kraftwerk an und bat es, die Turbinen hochzufahren. 
 
Die Kommunikation war unkompliziert und erfolgte oft über einen einfachen Telefonanruf, und die Bedarfsberechnungen wurden manuell mit Stift und Papier durchgeführt. In diesem System war der Bedarf an Digitalisierung minimal, da der gesamte Prozess durch direkte menschliche Intervention und analoge Werkzeuge gesteuert werden konnte.

Zukünftiges Energie-Ökosystem

Das künftige Energie-Ökosystem wird sich stark von seinem Vorgänger unterscheiden. In naher Zukunft (und in einigen Fällen bereits heute) werden Energieentscheidungen nicht mehr von zentralen Kraftwerken, sondern von einer Vielzahl von Unternehmen oder Geräte mit jeweils eigenen Bedürfnissen getroffen werden:

• Geräte: Intelligente Geräte, Elektrofahrzeuge, Solarmodule und Batterien werden in Haushalten und Unternehmen immer alltäglicher. Jedes Gerät hat seinen eigenen Energiebedarf und sein eigenes Nutzungsverhalten und trägt so zu einer dezentralen Energielandschaft bei.
• Privathaushalte: Der Einzelne hat jetzt mehr Kontrolle über seinen Energieverbrauch, sei es durch intelligente Heimsysteme oder die direkte Steuerung von Geräten. Dies führt eine neue Verhaltensebene in das Energiesystem ein, da die Vorlieben der Menschen nicht immer mit den optimalen Zeiten für den Energieverbrauch übereinstimmen. 
• Unternehmen: Unternehmen, insbesondere Tech-Giganten wie Amazon, Google oder Microsoft, sind nicht nur große Energieverbraucher, sondern werden zunehmend zu Energieerzeugern. So hat Amazon allein im Jahr 2023 über 100 Wind- und Solarprojekte in Betrieb genommen und betreibt nun mehr als 500 Projekte zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien in 27 Ländern. Sobald diese Projekte vollständig in Betrieb sind, werden sie jährlich über 77.000 GWh Strom erzeugen.

In diesem neuen Ökosystem ist die Verwaltung der Energieflüsse viel komplexer. Nicht nur Unternehmen und Haushalte werden zu intelligenten Akteuren bei der Erzeugung, Speicherung und dem Verbrauch von Energie, sondern auch intelligente Geräte. Mit IoT- und KI-gesteuerten Lösungen wird jedes Gerät - von Kühlschränken über Autos bis hin zu Kühlhäusern - zu einem dezentralen und autonomen Element für das Management von Energiespitzen. 
 
Es geht nicht mehr darum, einige wenige Kraftwerke zentral zu koordinieren, sondern zig Millionen von Geräten, von denen jedes nach individuellen Bedürfnissen und Entscheidungen arbeitet. Dieses neue Ökosystem wird sehr leistungsfähig sein, ist aber auch weniger stabil als das alte, so dass der Energiesektor einen gewaltigen Wandel durchlaufen muss. 
 
In diesem Zusammenhang ist die Digitalisierung nicht nur vorteilhaft - sie ist unerlässlich. Den immensen Informationsfluss zu bewältigen, effektiv mit Millionen von Geräten zu kommunizieren und die Lichter jeden Tag brennen zu lassen - ohne in eine völlig neue Infrastruktur zu investieren – ist nur mit fortschrittlichen digitalen Werkzeugen und Konzepten möglich.

So müssen die Netzbetreiber beispielsweise vorhersagen, wie groß ein Umspannwerk sein muss oder welche Kabelkapazität erforderlich ist, um den künftigen Energiebedarf eines Gebiets zu decken. Ohne genaue Prognosen besteht die Gefahr, dass wir uns Grenzen setzen, die den Fortschritt behindern und spätere Probleme verursachen könnten. 
 
Um dies zu vermeiden, müssen wir die Komplexität im Detail verstehen und künftige Energie-Hotspots weit im Voraus vorhersagen. Das ist kein leichtes Unterfangen, und der Planungsprozess wird durch Faktoren wie folgende erschwert:

• Umweltbelange: Energieprojekte müssen so konzipiert werden, dass sie lokale Ökosysteme nicht beeinträchtigen, z. B. indem sichergestellt wird, dass Windturbinen nicht die Fisch- oder Vogelpopulationen stören. 
• Infrastruktursynergien: Die Planung von Energieinfrastrukturen muss in Verbindung mit anderen Bedürfnissen erfolgen, wie z. B. Wasserressourcen, die die Platzierung von Energieanlagen an bestimmten Orten erfordern können. Hier ist es von entscheidender Bedeutung, die gegenseitigen Abhängigkeiten und Auswirkungen über Systeme und Märkte hinweg zu berücksichtigen, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. 
• Wirtschafltliches Wachstum: Es ist von entscheidender Bedeutung, die Notwendigkeit der Schaffung von Arbeitsplätzen und der wirtschaftlichen Expansion mit der Verfügbarkeit von Energieinfrastrukturen in Einklang zu bringen. Unternehmen zögern möglicherweise,  zu investieren, falls keine zuverlässigen Informationen über Energieversorgung vorliegen, selbst wenn die anderen Bedingungen ideal sind.

All diese Überlegungen führen zu einer enormen Informationsherausforderung. Wie können wir die Infrastruktur eines Landes gestalten, damit die Energiesysteme sicher und mit allen anderen kritischen Bedürfnissen integriert werden können?

Net Zero Systems Architecture: Schlüssel zur Lösung der Informationsherausforderung im Energiebereich

Das Erreichen von Net Zero ist ein ehrgeiziges – aber notwendiges - Ziel, das mehr als nur ein Engagement für erneuerbare Energien erfordert - es erfordert eine umfassende Systemarchitektur, die in der Lage ist, die Komplexität der zukünftigen Energielandschaft zu bewältigen. Bei Zühlke nennen wir dies eine Net Zero Systems Architecture, die es uns ermöglicht:

1. Die unterschiedlichen Energiebedürfnisse und Aktionen von Geräten, Menschen und Unternehmen zu managen. 
2. Einen klaren Überblick über die aktuelle Energielandschaft und ihre Zukunft zu erhalten, damit wir fundierte Entscheidungen treffen können, die uns in den kommenden Jahren zugute kommen werden.

Ohne eine Net-Zero-Systemarchitektur riskieren wir ein Netz, das nicht in der Lage ist, den Zustrom erneuerbarer Energien zu bewältigen oder die Stabilität zu wahren. Selbst wenn es uns gelingt, ein hohes Maß an erneuerbaren Energien zu integrieren, könnten wir ohne die richtigen Systeme die Kontrolle über die Netzstabilität verlieren, was zu möglichen Stromausfällen oder anderen Störungen führen könnte.

Was sind nun die ersten Schritte für Europa auf dem Weg zum Netto-Null-Energieverbrauch? Schauen wir uns das mal an.

Die Digitalisierung nutzen, um “Net Zero” zu erreichen

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Daten nahtlos fließen, dadurch eine präzise Systemplanung ermöglichen und einen effizienten Betrieb gewährleisten, selbst wenn sich die Zahl der erneuerbaren Energiequellen und vernetzten Geräte vervielfacht. Diese Vision der zukünftigen Energielandschaft - eine, in der Menschen planen und Computer ausführen - kann nur durch eine umfassende Digitalisierung realisiert werden. 
 
Das Energiesystem von morgen wird sich von allem, was wir bisher kannten, erheblich unterscheiden. Es wird ein dynamisches Netz aus Geräten, Verbrauchern und Unternehmen sein, das dank der Macht der Daten harmonisch funktioniert. Dieser digitale Wandel wird uns in die Lage versetzen, den CO2-Fußabdruck und die kosteneffizientesten Lösungen weiter zu optimieren und sicherzustellen, dass alle Verbraucher Zugang zu zuverlässiger und erschwinglicher nachhaltiger Energie haben. 
 
Die beste Aussicht dieses digitalen Wandels ist die Innovation, die notwendig ist. Mit einer riesigen Menge an verfügbaren Daten werden Wettbewerbsbedingungen entstehen, die Innovationen im gesamten Energiesektor auslösen und zu neuen Lösungen und Technologien führen. 
 
Unsere Experten kennen die Feinheiten sowohl der Energiesysteme als auch der digitalen Technologien und sind bereit, Sie auf dieser Transformationsreise zu unterstützen. Vom Einsatz sicherer vernetzter Geräte bis hin zur vollständigen Integration einer Net-Zero-Systemarchitektur unterstützen wir Sie gerne. 
 
Der Weg zu Net Zero ist eine Herausforderung, aber mit den richtigen digitalen Werkzeugen und strategischen Partnern können - und müssen - wir diesen Weg erfolgreich beschreiten.