Warum die Kombination von Digitalisierung und Elektrifizierung mit grünem Strom der Weg zur Netto-Null ist, und was das für die Energieversorger bedeutet
Der Klimawandel ist eines der bestimmenden Themen unserer Zeit – vorangetrieben durch Emissionen. Mehr als 80 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen sind laut Carbon Brief mit der Produktion und dem Verbrauch von Energie verbunden. Zudem sind fossile Energieerzeuger laut IEA nur zu 60 Prozent effektiv. Dabei gibt es bereits Technologien, mit denen wir CO2-Emissionen soweit möglich verhindern und unumgängliche kompensieren können.
Doch dafür müssen wir mit Electricity 4.0 eine Revolution in der Energiewelt umsetzen: Bisher fossil betriebene Prozesse elektrifizieren, die Stromerzeugung dekarbonisieren und Energieverschwendung durch die Digitalisierung der Energieverteilung minimieren. Dieses Trio bestehender, skalierbarer Technologien ist nötig, um den Energiebedarf zu senken und gleichzeitig importierte fossile Brennstoffe durch lokale, regenerative Energie zu ersetzen, idealerweise in der Nähe der Verbraucher. Es bedeutet jedoch neue Herausforderungen für Energienetze und ihre Betreiber.
Mehr Energieeffizienz, mehr Nachhaltigkeit
Energieeffizienz kann die Nachfrage nach fossilen Brennstoffen wesentlich reduzieren. Neben einer besseren Isolierung und Gebäudekonstruktion ist die Nutzung digitaler Technologien dafür ein wirksamer Hebel. Diese machen unsichtbare Energieverschwendung sichtbar – ähnlich wie ein Fitness-Tracker, der die Herzfrequenz und den Kalorienverbrauch visualisiert. Mit KI, digitalen Zwillingen und anderer Software ist es möglich, IoT-fähige „Fitness-Tracker“ für Wohnungen, Bürogebäude, Rechenzentren, Fabriken und die Infrastruktur zu erstellen.
Aber selbst, wenn der Energiebedarf durch Elektrifizierung und digitale Technik massiv gesenkt wird, bleibt ein Grundbedarf bestehen. Deshalb ist es essenziell, auch die Wertschöpfungskette in der Energieversorgung zu verbessern – von der grünen Stromerzeugung über die Verteilung via lokaler Microgrids bis hin zu intelligenten Messgeräten, die Verbräuche offenlegen.
Die Rolle der Stadtwerke
Städtische beziehungsweise kommunale Energieversorger spielen bei diesem Wandel eine Schlüsselrolle: Die regionalen und lokalen Stromnetze müssen größere Leistungen aushalten, die durch die Elektrifizierung vormals fossil betriebener Prozesse entstehen, während zugleich die Zahl der Elektroautos ansteigt. Zusätzlich führen mehr dezentrale Erzeuger und Prosumer bidirektionale Flüsse in eine Infrastruktur ein, die dafür nicht optimiert ist. Um also den Netzaus- und Umbau für die Energiewende zu stemmen, braucht es Innovationen und eine konsequente Umsetzung. Energiemessgeräte werden in Verteilstationen der Mittel- und Niederspannung benötigt, um die erforderliche Datenlage für ein digital steuerbares Netz zu schaffen. Darauf basierend ist dann eine Netzautomatisierung über die Leittechnik (ADMS, Advanced Distribution Management Systems) möglich. Dazu kommt die Notwendigkeit, vorausschauend nachhaltig zu planen, etwa durch den Einsatz SF6-freier Mittelspannungsschaltanlagen. Denn diese werden zunehmenden Reglementierungen der Verwendung von F-Gasen nicht betroffen sein.
Digitalisierung und Elektrifizierung der EU bis 2027
Einen Rahmen für die zu erwartenden Herausforderungen bietet die RePowerEU-Initiative der Europäischen Kommission. Als Impact Company und Vorreiter in Sachen Nachhaltigkeit begrüßt Schneider Electric den Aktionsplan „REPowerEU“ der Europäischen Kommission, der am 18. Mai 2022 veröffentlicht wurde. Das Dokument befasst sich mit der derzeitigen Energiekrise in Europa und skizziert einen Plan zur Verringerung der Abhängigkeit der EU von Energieimporten und zur Senkung der Treibhausgasemissionen um mindestens 55 Prozent bis 2030. Um diese Ziele zu erreichen, schlägt Schneider Electric in seinem Aktionsplan zehn konkrete Maßnahmen vor.
Digitale Technologien
Unsere Energiesysteme müssen intelligenter und dafür vernetzter werden. Wenn IoT-fähige Geräte mit der Edge-Control, der zugehörigen Software sowie Analyse-Services kommunizieren, führt das bei gleichzeitiger Integration dezentraler Energieerzeugung zu Einsparungen von bis zu 30 Prozent. Konkret geht es etwa um die Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden und der Energieverteilung durch digitale Überwachung und Steuerung. Auch Industriebetriebe sollen mittels Energiemanagementsystemen digitaler und so effizienter werden. Vernetzte Komponenten wie etwa Sensorik sind kurzfristig einsetzbar und können ohne Genehmigungsverfahren schnell installiert werden; in Geräten der neuesten Generation sind sie bereits fest verbaut. Der Energieverbrauch wird so transparenter, was Optimierungen möglich macht. Die resultierenden Energieeinsparungen senken sowohl die Betriebskosten wie auch die Abhängigkeit von importiertem Erdgas.
Elektrifizierung des Endverbrauchs
Gebäude tragen mit 40 Prozent zum Endenergieverbrauch bei; Industriebetriebe mit weiteren 38 Prozent. Sie haben daher bei der Elektrifizierung Priorität, wobei die größte Aufmerksamkeit auf den extrem energieaufwändigen Prozess der Wärmeerzeugung gerichtet ist. Nötige Maßnahmen sind hier zum einen die Elektrifizierung der Gebäudeheizung, etwa mit vernetzten Wärmepumpen. Zum anderen müssen auch energieintensive Prozesse in Industriebetrieben möglichst elektrifiziert werden. Um das leisten zu können, ist auch eine Modernisierung und Vernetzung der Verteilnetze nötig, die eine höhere Auslastung verkraften müssen. Ist die Verbrennung von Gas für einen Prozess unabdingbar, kann die Dekarbonisierung mit grünem Wasserstoff und Biogas erfolgen. Dazu muss aber das aktuell auf Erdgas ausgelegte Gasnetz ebenfalls umgerüstet werden.
Dezentralisierung der Energiesysteme
Wird Energie dort erzeugt, wo sie verbraucht wird, ergeben sich zahlreiche Vorteile: eine optimierte Nutzung erneuerbarer Energien, ein geringerer Verbrauch fossiler Brennstoffe und höhere Ökoeffizienz. Die Beschaffung lokal erzeugter Energie wird eines der mächtigsten Werkzeuge sein, um die Abhängigkeit von ausländischen Energiequellen zu verringern. Neben einer verbesserten Ausfallsicherheit trägt die dezentralisierte Energieerzeugung dazu bei, die Energieverteilung effizienter zu machen, da auf kürzeren Strecken die Transportverluste sinken und weniger Material benötigt wird. Das reduziert auch Energiekosten und Emissionen. Allerdings müssen Stromzähler, Transformatoren und Verteilnetze auf die Art von bidirektionalem Fluss ausgelegt sein, oder durch dazu fähige Komponenten aufgerüstet werden. Konkrete Schritte wären hier die Förderung von Solardachanlagen für den Eigenverbrauch, die Unterstützung von Microgrids sowie die Kombination von Elektrofahrzeugen mit intelligenter Ladeinfrastruktur, die übermäßige Lastspitzen verhindert und so die Netzstabilität schützt.
Gebäude energieeffizient bauen
Gebäude sind am energieeffizientesten, wenn sie bereits im Bau auf eine wirkungsvolle Energienutzung ausgerichtet werden. Das bedeutet, dass Architekten und Bauunternehmer ihre Abläufe modernisieren und die verschiedenen Lebensphasen eines Gebäudes (Entwurf, Entwicklung, Bau, Nutzung, Rückbau) besser planen und ineinander integrieren müssen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die verstärkte Nutzung digitaler, interaktiver Entwürfe und die Vernetzung der vorhandenen Planungs- und Management-Tools.
Fazit
Die Technologien, um Netto-Null Emissionen zu erreichen und die Abhängigkeit von Energieimporten zu reduzieren, existieren bereits. Was mitunter fehlt, sind der Wille zu ihrer Nutzung und die umfassende Realisierung – eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, für die es bereits konkrete Lösungen gibt. Gemeinsam können wir die Effizienz durch Digitalisierung steigern, die Wärmeversorgung elektrifizieren, Energien dezentralisieren, Netze „energiewendefest“ machen sowie bessere Gebäude errichten – und so eine nachhaltige Energieversorgung Realität werden lassen.
Impact Company Schneider Electric
Nachhaltigkeit ist bei Schneider Electric fest in der Unternehmens-DNA verankert. Seit mehr als 15 Jahren leistet das Unternehmen mit innovativen Lösungen seinen Beitrag zu einer wirtschaftlich und sozial verträglichen Klimawende. Schneider Electric versteht sich in diesem Sinne als Impact Company, die ihre Kunden und Partner zu einem nachhaltig erfolgreichen Wirtschaften befähigt. Gleichzeitig geht es auch um das Eintreten für Werte: Unternehmenskultur und Ecosystem sind eng an modernen ESG-Kriterien orientiert. Schneider Electric wurde 2021 mit dem unabhängigen Deutschen Nachhaltigkeitspreis ausgezeichnet und mehrfach von Corporate Knights zu einem der nachhaltigsten Unternehmen der Welt gekürt.
Über Schneider Electric
Wir von Schneider Electric möchten die optimale Nutzung von Energie und Ressourcen für alle ermöglichen und damit den Weg zu Fortschritt und Nachhaltigkeit ebnen. Wir nennen das Life Is On.
Wir sind Ihr digitaler Partner für Nachhaltigkeit und Effizienz.
Wir fördern die digitale Transformation durch die Integration weltweit führender Prozess- und Energietechnologien, durch die Vernetzung von Produkten mit der Cloud, durch Steuerungskomponenten sowie mit Software und Services über den gesamten Lebenszyklus hinweg. So ermöglichen wir ein integriertes Management für private Wohnhäuser, Gewerbegebäude, Rechenzentren, Infrastruktur und Industrien.
Die tiefe Verankerung in den weltweiten lokalen Märkten macht uns zu einem nachhaltigen globalen Unternehmen. Wir setzen uns für offene Standards und für offene partnerschaftliche Eco-Systeme ein, die sich mit unserer richtungsweisenden Aufgabe und unseren Werten Inklusion und Empowerment identifizieren.