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Berlin, 25. März 2014

Netzbetrieb in der Energieversorgung – Ausgewählte Chancen durch Kombination

Prof. Dr.-Ing. Kai Strunz

1 K. Strunz: Netzbetrieb in der Energieversorgung – Ausgewählte Chancen durch Kombination

Inhaltsübersicht

1 Einleitung ......................................................................................................... 2

2 Unterstützung der Energiewende ......................................................................... 3

2.1 Chancen durch Kombination ............................................................................. 3

2.1.1 Verbindung von Strom und Wärme ............................................................. 5

2.1.2 Verbindung von Strom und Gas .................................................................. 7

2.1.3 Verbindung von Strom und Elektromobilität ................................................ 7

2.1.4 Verbindung zu Datenverarbeitung und Telekommunikation ........................ 7

2.2 Fazit .................................................................................................................. 8

3 Transparenz und Kundenorientierung .................................................................. 9

3.1 Chancen durch Kombination ............................................................................. 9

3.1.1 Fundierter Dienstleistungsgedanke ............................................................. 9

3.1.2 Nahtloser Informationsaustausch .............................................................. 10

3.2 Fazit ................................................................................................................ 10

4 Einfluss im Alltag und Gesundheit ..................................................................... 11

4.1 Chancen durch Kombination ........................................................................... 11

4.2 Fazit ................................................................................................................ 12

5 Robustheit und Notfallmaßnahmen .................................................................... 13


5.1.1 Einheitliche Meldezentrale ........................................................................ 13

5.1.2 Abgestimmte Einsatzgruppen ................................................................... 13

5.1.3 Aufstrebende Qualifikationen .................................................................... 14

5.2 Fazit ................................................................................................................ 14

6 Pilotregion ....................................................................................................... 15


6.2 Fazit ................................................................................................................ 15

7 Folgerungen ....................................................................................................... 16


1 Einleitung

Im Jahrhundertprojekt Energiewende stellt sich die Frage einer effizienten, robusten und zukunftsgerechten Struktur für die kommunale Energieversorgung. Denkbare Ansätze könnten vielfältiger kaum sein: Soll die Versorgung — wie bisher oft geschehen — durch schlanke, spezialisierte und mitunter konkurrierende Unternehmen für Elektrizität, Wärme und Gas erfolgen? Oder gilt es, die Schranken zwischen diesen Sparten abzubauen, um schließlich zu einer Kombination zu gelangen?

Im vorliegenden Bericht werden mögliche Vorteile einer Aufhebung von Schranken und einer Kombination des Netzbetriebs über mehrere Sparten hinweg erörtert. Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt dabei auf der Analyse folgender fünf Kriterien. Im Abschnitt 2 wird die Kombination im Hinblick auf eine Unterstützung der Energiewende diskutiert. Im Abschnitt 3 werden Transparenz und Kundenorientierung untersucht. Im Abschnitt 4 geht es um den Einfluss auf das tägliche Leben und die Gesundheit. Mögliche Synergien bei Notfallmaßnahmen werden in Abschnitt 5 behandelt. In Abschnitt 6 wird der Leuchtturmcharakter der Maßnahmen verdeutlicht. Schlussfolgerungen werden in Abschnitt 7 gezogen.


2 Unterstützung der Energiewende

Die Energiewende führt zu einem massiven Ausbau der erneuerbaren Energien. In [1] wird angenommen, dass über 2030 hinaus 25 % der nach Süden ausgerichteten Dachflächen in Berlin mit Photovoltaikanlagen ausgestattet sind. Für Brandenburg wird in [2] im Jahr 2030 eine installierte Leistung an Photovoltaikanlagen bis etwa 5 GW erwartet. Bis zum Jahr 2020 soll in Brandenburg ein Ausbau der Windenergie auf ca. 7,5 GW installierte Leistung erfolgen [3]. In [4] werden bis 2030 Offshore-Windparks von etwa 5 GW in der Ostsee vorhergesagt. All diese Zahlen belegen einen dramatischen Anstieg des fluktuierenden Stromdargebots. Gerade daraus ergibt sich aber auch die Chance für kommunale Unternehmen, dieses Angebot klimafreundlichen Stroms intelligent und effizient zu nutzen. Elektrische Energie ist eine besonders hochwertige Energieform, die sich auch über weite Strecken bei Verfügbarkeit von Leitungen mit nur geringen Verlusten übertragen lässt. Die Hochwertigkeit ergibt sich aus der Vielfältigkeit der Wandlungsmöglichkeiten in andere Energieformen: Bewegungsenergie, potentielle Energie, Wärme, Kälte oder auch in Gasen gespeicherte Energie.

2.1 Chancen durch Kombination

Die fundamentalen Zusammenhänge einer naturstrombasierten Welt mit einem intelligenten und aktiven Endkunden als Prosumenten im Zentrum werden durch Abb. 1 verdeutlicht. Dort sind die erneuerbaren Energien Sonne, Wind, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie in grün hinterlegten Ovalen eingezeichnet. Aus den erneuerbaren Quellen entstehen durch Wandlung Strom, Gas und Wärme. Diese Prozesse von Wandlung und Transport sind mittels durchgezogener Pfeile dargestellt. Die durch blaue Rechtecke gezeichneten Energieinfrastrukturen für Strom, Gas und Wärme umfassen Netze und Speicher. Zwischen diesen Energieinfrastrukturen selbst bestehen die gezeigten Möglichkeiten des energetischen Austauschs. Der Austausch wird über Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) koordiniert und der Betrieb der Netze und Speicher intelligent optimiert. Die rot gestrichelten Pfeile zeigen den Informationsaustausch an. Informationen über die aktuell verfügbare erneuerbare Leistung werden erfasst und die Daten zur Vorhersage und Zustandsbestimmung der Netze weitergeleitet.

Zentral und gewollt im Mittelpunkt von Abb. 1 steht der Energieprosument als aktiver Endkunde, der gegebenenfalls über Photovoltaik erzeugten Strom rückspeisen kann. Weiterhin lassen sich auch die durch Rauten gezeigten weiteren Infrastrukturen für


Abbildung 1: Potentiale der Wechselwirkung von Infrastrukturen in der Energiewende

Elektromobilität, Wasserwirtschaft und Abfallwirtschaft nahtlos in den energetischen und datentechnischen Austausch integrieren.

Aus Abb. 1 wird die Bedeutung elektrischer Energie als hochwertiger Energieträger deutlich. Elektrische Leistung lässt sich durch Power-to-Heat (P2H) über Heizstäbe direkt in Wärmestrom umwandeln. Elektrischer Strom ist auch notwendig, um durch Elektrolyse zunächst Wasserstoff zu erzeugen und daraus mittels Power-to-Gas (P2G) durch Zufügen von Kohlenstoff Methangas zu gewinnen. Die Prozesse P2H und P2G sind von Interesse, wenn es bei einem momentanen Dargebot von durch


Wind und Sonne erzeugter elektrischer Leistung im selben Zeitpunkt nicht ausreichend Nachfrage auf der Verbraucherseite gibt. Genau dann sind Speicher gefragt, um das Gleichgewicht aus Einspeisung und Abnahme im Stromnetz wahren zu können. Da die Kosten von sowohl Wärme- als auch Gasspeicher je gespeicherter Energieeinheit vergleichsweise günstig sind, ergeben sich aus der Kopplung der Energieträger grundsätzlich wichtige Lösungsmöglichkeiten in der Speicherproblematik. Power-to-Heat punktet darüber hinaus mit einem sehr einfach realisierbaren Wandlungsprozess.

Die Verknüpfung zwischen den Energieinfrastrukturen und den weiteren Infrastrukturen Elektromobilität, Wasserversorgung und Abfallwirtschaft wird in einer naturstrombasierten Welt enger. Eine zunehmend wichtige Bedeutung kommt dabei der Verbindung zum Verkehr zu. Schon heute fahren U-Bahn und S-Bahn elektrisch. Es sollte weiter mittelfristiges Ziel sein, auch Busse mit elektrischen Antrieben auszustatten. So kann die Umwelt durch Nutzung erneuerbarer Energie weiter entlastet und zukunftsträchtige Antriebslösungen geschaffen werden.

2.1.1 Verbindung von Strom und Wärme

Strom wird bereits heute effizient zum Betrieb von Wärme- und Kältepumpen eingesetzt. Hierbei bietet sich ebenfalls der Einsatz von Strom aus den erneuerbaren Energiequellen Wind und Sonne an. Eine weitere zukunftsträchtige Verbindung ergibt sich aus der Effizienzverbesserung der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und wird anhand eines Beispiels erläutert.

Die schwarze durchgezogene Linie in Abb. 2 zeigt beispielhaft den Tageslauf elektrischer Last in einem von Kraft-Wärme-Kopplung und erneuerbaren Energien versorgten Teilgebiet an. Soweit möglich wird die Last über momentan verfügbare erneuerbare Leistung bedient. In Zeiten schwachen Windes, wie hier im Beispiel in den Zeiten gegen 6 Uhr, zwischen 10 Uhr und 14 Uhr und von 18 bis 22 Uhr, wird fehlende elektrische Leistung über eine Gasturbine in der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bereitgestellt. Die hellgrün eingezeichnete Fläche zeigt den Anteil der Last, der erneuerbar versorgt werden kann. Die dunkelgrün gezeichneten Flächen geben überschüssige erneuerbare Leistung an, für welche im Stromnetz kundenseitig keine elektrische Last zur Verfügung steht.


Abbildung 2. Überschuss erneuerbarer Energie oberhalb der elektrischen Lastkurve

Abbildung 3. Verwerteter Überschuss erneuerbarer Energie zur Bedienung der Wärmelast

Die rote Linie in Abb. 3 zeigt nun die im gleichen Versorgungsgebiet nachgefragte Wärmeleistung. Die grüne Fläche entspricht dabei genau dem Überschuss an erneuerbarer Energie aus Abb. 2. Da dieser kundenseitig nicht durch elektrische Verbraucher verwertet werden kann, wird ein Abschalten der erneuerbaren Erzeuger vermieden, in dem die überschüssige elektrische Energie über Heizstäbe in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese kann dann zusammen mit der grau gezeichneten konventionell erzeugten Wärme über das Fernwärmenetz verteilt werden. Ohne Power-to-Heat müsste die gesamte Fläche unter der blauen Kurve grau gezeichnet werden. Die grüne Fläche bezogen auf die Gesamtfläche gibt also genau den Anteil des eingesparten Gases und des vermiedenen CO2 an. Ein Überschuss an vorhandener thermischer Leistung verglichen mit der gegebenen Wärmelast wird genutzt, im einen Wärmespeicher zu füllen.

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

40

80

120

160

200

Tageszeit (h)

Leis

tung

(MW

)

Überschuss Erneuerbarer KWK el. Leistung Erneuerbare Elektrische Last

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

40

80

120

160

200

Tageszeit (h)

Leis

tung

(MW

)

KWK therm. Leistung Überschuss Erneuerbarer Wärmelast


2.1.2 Verbindung von Strom und Gas

Ähnlich wie bei Power-to-Heat durch den Überschuss erneuerbarer Leistung ein Wärmestrom erzeugt wird, so könnte Überschussleistung auch zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff H2 und Sauerstoff genutzt werden [5]. Dieser Wasserstoff kann in mit Brennstoffzellen ausgerüsteten Fahrzeugen genutzt werden. So entsteht die in Abb. 1 gezeigte Verbindung von Gas und Verkehr.

Wird Wasserstoff durch Methanisierung in Methangas überführt, so kann man die vorhandene Gasinfrastruktur sehr gut zur Verteilung und Speicherung nutzen. Die Effizienz für die Erzeugung von Gas und anschließender Rückverstromung liegt in der Größenordnung von 40 %. Die Gesamteffizienz von Power-to-Gas sollte durch Abwärmenutzung aber noch gesteigert werden.

2.1.3 Verbindung von Strom und Elektromobilität

Elektromobilität auf der Straße bedingt eine Ladeinfrastruktur, die wiederum aus dem Stromnetz bedient wird. So entsteht durch Weiterentwicklung der Elektromobilität eine zunehmend enge Verflechtung von elektrischer Energieversorgung und Straßenverkehr. Gerade Berlin unterstreicht über das von der Bundesregierung geförderte Programm „Internationales Schaufenster Elektromobilität“ [6] seine Vorreiterambitionen.

Eine besondere Chance besteht gerade in Ballungsräumen wie Berlin für die Elektrifizierung des Busverkehrs. Im Prinzip gibt es drei infrastrukturelle Varianten, die dabei bedacht werden sollten. Erstens, die Batterien der Busse könnten an Endstationen über Schnellladestationen mit Ladekabel aufgeladen werden. Als zweite Variante ist es möglich, dass die Schnellladestationen die elektrische Leistung über Induktion berührungslos und somit ohne Ladekabel an die batterieelektrischen Busse abgeben. Als dritte Variante sind auch Batteriewechselstationen an den Endstationen denkbar.

2.1.4 Verbindung zu Datenverarbeitung und Telekommunikation

Schon in [1] wurde die Bedeutung des Smart Grid für die effiziente Energieversorgung von Berlin herausgearbeitet. Für eine maximale Effizienz sind optimale Betriebsführungsstrategien auch in der Kombination verschiedener Energieträger maßgebend. Den Datenaustausch zwischen den Infrastrukturen selbst und mit dem Prosumenten wird durch die IKT ermöglicht. Der Prosument erhält über ein Smart Meter aktuelle Informationen über den Zustand im Energiesystem.


2.2 Fazit

Die Bedeutung einer gezielten Verknüpfung von Infrastrukturen nimmt durch die Energiewende drastisch zu. Hier gibt es erhebliche Potenziale, um die Effizienz des Gesamtsystems zu steigern und den CO2-Ausstoß zu verringern. Diese gilt es gezielt zu nutzen. So verspricht vor allem Power-to-Heat schon kurz- bis mittelfristig wirtschaftliche Lösungen hinsichtlich der Speicherproblematik.


3 Transparenz und Kundenorientierung Unterstützung durch die Bevölkerung ist im Hinblick auf Infrastrukturprojekte ein wichtiger Erfolgsfaktor. Das Beispiel des Bahn- und Städtebauprojekts Stuttgart 21 wurde vielfach mit mangelnder Transparenz in Verbindung gebracht und wurde so Schauplatz erheblichen Widerstands aus der Bevölkerung. Die Bereitschaft zur transparenten Kommunikation wird heute zu einer Schlüsselkompetenz in der Entwicklung von Infrastrukturen der Energieversorgung.


Die Komplexität des Energiesystems mit den in Abb. 1 aufgezeigten Wechselwirkungen erfordert Fachkompetenz bei der Bestimmung von optimalen und an lokale Bedürfnisse angepassten Lösungen der Energieversorgung. Dabei alleingelassene Bürger würden sich bietende Chancen vielfach gar nicht erkennen.

3.1.1 Fundierter Dienstleistungsgedanke

Gefragt sind in Zukunft zunehmend auf die Belange des Kunden abgestimmte Paketlösungen der Energieversorgung. Hier ist es von Vorteil, wenn der Kunde Beratung über verschiedene mögliche Kombinationen und deren Vor- und Nachteile aus einer Hand erhält. Das Versorgungsunternehmen wird so zum Dienstleister.

Die Hauptstadt des US-Bundesstaats Florida Tallahassee hat ein integriertes Versorgungs- und Messsystem aufgebaut. Die Bürger haben die Möglichkeit über eine Webseite [7] alle kommunalen Dienste wie die Versorgung mit Strom, Gas, Wasser oder Abfallwirtschaft nachzufragen. Smart Grid Funktionen ermöglichen jederzeit und überall den Abruf von aktuellen Informationen zum Energieverbrauch und unterstützen Kostenkontrolle, Energieeinsparung und Teilnahme an der nachfrageseitigen Lastanpassung.

In Tallahassee hat man beobachtet, dass sich die Bürger dank der Transparenz und spartenübergreifend verfügbaren Verbrauchsdaten stärker in der Energieversorgung engagieren. Waren Telefonberater aus Kundenkontaktzentralen einst vorwiegend mit Streitigkeiten über Rechnungen beschäftigt, so stehen heute tiefergehende Fragen zur Energieversorgung im Vordergrund. Das Vertrauen in den Kombinationsversorger ist hoch. Die Dienstleistungsangebote unterstützen den Wandel zu einer klimafreundlicheren Versorgung.


3.1.2 Nahtloser Informationsaustausch

Abb. 1 zeigt die Möglichkeiten der Telekommunikation zum Informationsaustausch zwischen den Sparten und mit dem Prosument. Diese Möglichkeiten der IKT gilt es im Sinne eines Smart Grid zu nutzen. In [1] wurden sehr gute Beiträge von Smart Grid Technologie zur Energiewende berechnet. Wünschenswert ist weiterhin die Veröffentlichung von nichtsensitiven Daten in Echtzeit und historische Aufzeichnungen. Diese Informationen sind beispielsweise bei der Planung von dezentralen Anlagen der Photovoltaik oder von Batteriespeichern hilfreich.

3.2 Fazit

Transparenz schafft Vertrauen, und fehlende Transparenz schürt Misstrauen. Transparenz ist notwendig, aber nicht hinreichend. Die Ansprache muss fachlich kompetent sein. Der Kunde muss in der Beratung vom Energieversorger Paketlösungen erwarten können, die effizient und klimafreundlich sind. Hier kann es weiterhelfen, wenn diese Lösung aus einer Kombination verfügbarer Energieträger abgeleitet werden kann.


4 Einfluss im Alltag und Gesundheit Schon heute sind Freileitungen im urbanen Raum deutscher Städte eine Seltenheit. Sie werden zunehmend durch Erdkabel ersetzt. Hier spiegelt sich der Wunsch der Bürger nach möglichst wenig störendem Einfluss von Versorgungsinfrastrukturen im Alltag wider.


Baumaßnahmen an Infrastrukturen sind besonders dann unbeliebt, wenn diese Lärmimmissionen, Verkehrsstörungen und Staubentwicklung mit sich bringen. Aktuelle Untersuchungen wiesen für eine Baustelle am Mariendorfer Damm in Berlin eine um bis zu 7 µg/m3 erhöhte Partikelbelastung aus [8]. Verglichen damit erreicht die Zusatzbelastung durch Kraftfahrzeug-Abgase 3-4 µg/m3. Solche gesundheitlich bedenklichen Belastungen lassen sich durch ein über die Sparten Strom, Gas, Wärme und Verkehr abgestimmtes Vorgehen reduzieren. So könnten Projekte für Erneuerungen und Erweiterungen aufeinander abgestimmt und gegebenenfalls gesundheitliche Risiken reduziert werden.

Nach Abb. 4 wurden fast dreiviertel der Kabel im Stromnetz Berlin bis 1990 in Betrieb genommen [9]. Bei einer betriebsgewöhnlichen Nutzungsdauer von ca. 40 Jahren ist somit bis 2030 von einem erheblichen Investitionsbedarf zur Erneuerung von Kabelstrecken auszugehen. Die hierbei fälligen Bauarbeiten können gegebenenfalls kombiniert werden. Denkbar sind z. B. das Verlegen schneller Datenleitungen oder die Installation von induktiven Ladepunkten für den öffentlichen Nahverkehr.

Abbildung 4. Leitungen im Stromnetz Berlin nach Jahr der Inbetriebnahme


4.2 Fazit

Baumaßnahmen an Versorgungsstrukturen sind Ursache für Verkehrs-behinderungen, Lärm und Feinstaub. Eine Abstimmung im Zuge von Erneuerung und Erweiterung kann so Unannehmlichkeiten vorbeugen und Einsparpotenziale durch Zusammenlegung der Arbeiten bieten. Wichtig ist hierbei aber der Schutz vor den gesundheitsgefährdenden Zusatzbelastungen durch Feinstaub. Ein Zusammenhang mit Asthma, Herzkreislauf-Erkrankungen und Krebserregung ist bekannt. In diesem Sinne kann die Abstimmung auch zur Gesundheit der Bürger beitragen.


5 Robustheit und Notfallmaßnahmen Stabilität und ein wirksamer Schutz der Bevölkerung im Fall von Katastrophen gehören zu den wichtigsten kommunalen Aufgaben. Dabei ist es wichtig, die Zusammenhänge zwischen den Infrastrukturen zu erkennen und Synergien zu nutzen.


Im Zusammenhang mit Katastrophen ist man geneigt, an Erdbeben in Japan, Wirbelstürme in den USA oder Terroranschläge zu denken. Diese scheinen zunächst weit entfernt, aber die Gefahr darf nicht unterschätzt werden. Eisstürme, Feuer und Anschläge sind auch in Berlin möglich. Für ein wirksame Abwehr und Eindämmung ist es unter anderem wichtig, das Zusammenwirken von Infrastrukturen richtig zu erfassen.

5.1.1 Einheitliche Meldezentrale

In Notfällen ist die Meldezentrale erste Anlaufstelle für Mitteilungen. Die Meldezentrale nimmt eine Kategorisierung vor und veranlasst Benachrichtigungen und Warnungen an weitere Meldeköpfe. Eine einheitliche Meldezentrale für die Energieinfrastrukturen Strom, Gas und Wärme zur Kombination der Meldeerfordernisse kann die koordinierte Einleitung punktgenauer und schneller Sofortmaßnahmen unterstützen. Dies beinhaltet die Kopplung mit weiteren Funktionen der Gefahrenabwehr wie Feuerwehr, Technisches Hilfswerk, Polizei, Verkehrsleitzentrale und Rundfunk.

5.1.2 Abgestimmte Einsatzgruppen

Im Nachgang des Erdbebens in Kobe 1995 konnten die Verluste folgender Systeme direkt der beschädigten Stromversorgung zugeschrieben werden [10]: Haustelefonleitungen, Satellitenkommunikation für Notverbindungen, öffentliche Nottelefone, Wasserversorgung wegen nicht laufender Pumpen, Feuer in Gasleitungen durch Funkenschlag, Ampelanlagen. Schon aus Abb. 1 wird die überragende Bedeutung der Stromversorgung durch die Vielzahl abhängiger Infrastrukturen deutlich. Nach dem Wirbelsturm Katrina in New Orleans im Jahr 2005 wurde ein ungefähr linearer Zusammenhang zwischen der Nichtverfügbarkeit von Stromversorgung und Telekommunikation festgestellt [11]. Auch nach den Angriffen auf das World Trade Center von New York in 2001 wurde die enge Verflechtung deutlich.

In der Analyse der Katastrophen wurde neben der Wichtigkeit mit der Gefahrenabwehr abgestimmter Notfallpläne auch die interdisziplinäre


Zusammenarbeit von Mitarbeitern zur Erkennung von Störungen und deren Beseitigung deutlich. Ein tiefgehendes Verständnis der Zusammenhänge über verschiedene Infrastrukturen hinweg ist dabei essentiell. So wurden zur Schadensaufnahme und Wiederherstellung der Wasserversorgung nach dem Erdbeben 1994 in Los Angeles Einsatzgruppen aus zehn Personen gebildet: zwei Elektroingenieure, zwei Maschinenbauingenieure, zwei Bauingenieure, zwei Pipelinespezialisten, zwei Feldinspektoren.

5.1.3 Aufstrebende Qualifikationen

Mit der Bündelung verschiedener Netzsparten wie Strom, Gas und Wasser erkennt der Deutsche Verein des Gas und Wasserfaches e.V. [12] veränderte Anforderungen an die Qualifikation der Mitarbeiter der Versorgungsunternehmen. So werden über die Sparten hinweg Ähnlichkeiten hinsichtlich Tiefbauverfahren, Betriebsführungsabläufe oder Sicherheitsbestimmungen festgestellt. Bei Inspektion, Planung und Führung bieten sich so Synergien an. Neue Berufe wie Netzingenieur/Netzingenieurin und Netzmonteur/Netzmonteurin können durch spartenübergreifendes Fachwissen auch entscheidend zur Vorbeugung von Störungen beitragen.

5.2 Fazit

Eine Zusammenarbeit über die Sparten hinweg kann sich auf die Robustheit nur positiv auswirken. Eine einheitliche Meldezentrale kann im Notfall koordinierte Sofortmaßnahmen einleiten. Abgestimmte Kompetenzteams aus übergreifenden Sparten und gut ausgebildete Kombimonteure können hier ein stabiles Rückgrat bilden.


6 Pilotregion

Im Jahr 1847 wurde Siemens in Berlin gegründet, die Gründung von AEG folgte in 1883. Im 19. Jahrhundert war Berlin Vorreiter in der elektrischen Energietechnik. Das Jahrhundertprojekt Energiewende bietet Berlin eine neue Chance nicht nur politische Hauptstadt zu sein.


Die Region Berlin-Brandenburg eignet sich hervorragend als Leitlabor für die im Zusammenhang mit der Energiewende anstehenden Entwicklungen in Richtung erneuerbare Vollversorgung. Die Region spielt bereits heute eine Vorreiterrolle. In Brandenburg beträgt in 2013 die installierte Windleistung bereits 5.047 MW und belegt damit den zweiten Platz unter den Bundesländern. In 2009 wurde in Brandenburg das weltweit zweitgrößte Solarkraftwerk eingeweiht. Für den Netzausbau unentbehrliche Netzkomponenten wie Leistungsschalter werden in Berlin hergestellt. Es gibt das größte Netz an öffentlich zugänglichen Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Mehr als 700 Teilnehmer aus über 50 Ländern machten die IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) Europe vom 14. bis 17.10.2012 an der TU Berlin zur bis heute größten internationalen Smart Grid Konferenz Europas [13].

Die Synergieeffekte aus der Kombination Strom, Gas, Wärme im Smart Grid erhöhen die Integration der erneuerbaren Quellen aus Wind, Sonne und Geothermie. Als systemisches Leitlabor kann Berlin Sichtbarkeit schaffen und die regionale Wirtschaft einbinden. So entstehen etwa durch Power-to-Heat neuartige Heizanlagen mit neuen Möglichkeiten für das lokale Handwerk zur Wartung und Installation. Neue Firmengründungen mit Perspektive können erwartet werden.

6.2 Fazit

Berlin hat eine historische Chance, eine Vorreiterrolle in der Energiewende einzunehmen. Die Rahmenbedingungen sind sehr gut. Der Smart Grid Ansatz kann die Potenziale der Kombination von Energieträgern heben und so weit über die Landesgrenzen hinaus Leuchtturmwirkung zeigen.


7 Folgerungen

Das langfristige Ziel einer vollständig erneuerbaren Energieversorgung führt zu einem Paradigmenwechsel vom grundsätzlichen Leitmotiv „Erzeugung folgt Verbrauch“ zu „Verbrauch folgt Erzeugung“. Das erneuerbare Dargebot ist durch die momentane Verfügbarkeit von Sonne und Wind weitgehend gegeben und ruft nun nach einer Flexibilisierung auf der Lastseite und Möglichkeiten der Speicherung. Genau hier setzt die Integration der Sparten Strom, Wärme und Gas an. Überschüssige erneuerbare elektrische Energie wird weiter in eine Form gewandelt, die gut speicherbar und auch kundenseitig nachgefragt ist. So kommt es bei Power-to-Heat zu einer verringerten Nutzung von nichterneuerbaren Rohstoffen in dem Überschussstrom in Heizstäben verwertet wird. Weitere Synergien bestehen auch mit den kommunalen Sparten Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und in zunehmenden Maß Elektromobilität.

Die Kombination ebnet neue Möglichkeiten von Transparenz und Kundenorientierung. Der Kunde wird Offenheit, qualifizierte Beratung und effiziente Paketlösungen aus einer Hand zu schätzen wissen. Die Kombination unterstützt so auch den Wandel vom Energieversorger zum kundennahen Energiedienstleister. Die Kombination hilft bei der Abstimmung hinsichtlich Infrastrukturplanung und kann Einflüsse im Alltag bedingt durch Baumaßnahmen optimieren und die lokale Feinstaubbelastung reduzieren. Somit ermöglicht die Kombination einen grundsätzlichen Beitrag zur Bürgergesundheit. In Notfällen kann eine einheitliche Meldezentrale koordinierte Sofortmaßnahmen veranlassen. Weiterhin fördert die Kombination das spartenübergreifende Denken und die entsprechende Qualifikation unter den Mitarbeitern. Dies wiederum ist der Robustheit der Versorgung förderlich.

Die vorliegenden Analysen zeigen deutlich die sich aus der Kombination ergebenden Chancen auf. Um die dadurch geschaffenen Werte genauer zu erfassen, müssten die diskutierten qualitativen Betrachtungen noch durch quantitative Berechnungen vertieft werden. Weiterhin ist es wichtig, die organisatorischen Varianten der Realisierung einer Kombination mit der im konkreten Fall vorliegenden Situation abzustimmen. Auch eine schrittweise Realisierung gemäß einer Priorisierung kann sinnvoll sein. In jedem Fall lohnt es sich, die Kombinationsmöglichkeiten in den Planungsprozessen aufzunehmen und so Flexibilität zu schaffen. Berlin eröffnet sich die Chance, jetzt die Weichen zu stellen und Leitregion der Energiewende zu werden.


Referenzen

[1] K. Strunz, F. Klein, F. U. Vogdt, F. Schaudienst, L. Dittmann, H. Salecker, T. Schröder, M. Pokojski, D. Müller: Sustainable Urban Infrastructure: Intelligente Energieversorgung für Berlin 2037. ISBN 978-3-00-036368-9, 2012.

[2] M. Bost, T. Böther, B. Hirschl, A. Neumann, J. Weiß: Erneuerbare Energien Potenziale in Brandenburg 2030. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW), 2012.

[3] Energiestrategie 2020 des Landes Brandenburg. Ministerium für Wirtschaft des Landes Brandenburg, 2008.

[4] Stromübertragung für den Klimaschutz – Potenziale und Perspektiven einer Kombination von Infrastrukturen. VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V., 2011.

[5] K. Strunz, E. K. Brock: Stochastic Energy Source Access Management: Infrastructure-Integrative Modular Plant for Sustainable Hydrogen-Electric Co-Generation. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 31, No. 9, S. 1129-1141, August 2006.

[6] Internationales Schaufenster Elektromobilität, www.schaufenster-elektromobilitaet.org.

[7] R. Goad: The Smart Grid for an Integrated Multi-Service Utility. IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition, New Orleans, April 2010.

[8] H. Helms, C. Heidt: Erarbeitung eines Konzepts zur Minderung der Umwelt-belastung aus NRMM (Non Road Mobile Machinery) unter Berücksichtigung aktueller Emissionsfaktoren und Emissionsverminderungsoptionen für den Bestand. ISSN 1862-4804, 2014.

[9] Technische Daten Stromverteilnetz Berlin, www.berlin.de/sen/finanzen.

[10] N. Nojima, H. Kameda, „Lifeline Interactions in the Hanshin-Awaji Earthquake Disaster," The 1995 Hyogoken-Nanbu Earthquake Investigation into Damage to Civil Engineering Structures, Committee of Earthquake Engineering, JSCE, Juni 1996.

[11] D. A. Reed, K. C. Kapur, R. D. Christie: Methodology for Assessing the Resilience of Networked Infrastructure. IEEE Systems Journal, Vol. 3, No. 2, S. 1129-1141, August 2006.

[12] D. Berndt, W. Schulz, A. Fassnacht: Das neue Berufsbild Netzmonteur/Netzmonteurin, DVGW Energie Wasser Praxis, 12/2002.

[13] IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe 2012, www.ieee-isgt-2012.eu.

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