28. Juli 2023

Lösungsansätze für die Herausforderungen der Energiewende und Digitalisierung

Unsere Data Scientists vom Institut für Kommunikation und Marketing arbeiten auch aktiv an der Stabilisierung des Stromnetzes. Innerhalb des IKM gibt es diverse Projekte, welche sich mit der Energiewende und neuen innovativen Formen des Energieaustausches befassen. Ebenso werden Projekte vorangetrieben, die einen Beitrag zur Stabilisierung der Netzinfrastruktur leisten, insbesondere auf den „unteren“ Netzebene der Niederspannung, welche besonders im Fokus stehen. Warum das so ist erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.

Strom wird nicht nur wegen der Digitalisierung immer wichtiger und unverzichtbarer, es wird auch immer mehr Strom benötigt, weil eine Substitution von Fossiler auf Erneuerbare Energie im Gange ist. Dies hat zur Folge, das mehr Elektrizität benötigt wird. «Clean Energy Exchange» entwickelt Produkte, welche sich insbesondere um das Problem der Stabilität der Stromnetze kümmert.

Erhöhter Strombedarf infolge der Energiewende

Die Energiewende ist ein wichtiger Schritt zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen und zur Förderung einer nachhaltigen Energieversorgung. Gleichzeitig steigt aber der Strombedarf als Folge der Energiewende.

Ein Hauptgrund für den gesteigerten Strombedarf im Zuge der Energiewende liegt in der erhöhten Nachfrage nach elektrischer Energie. Elektrische Autos gewinnen zunehmend an Beliebtheit und werden in grösserer Zahl auf den Strassen eingesetzt. Dies führt zu einem höheren Bedarf an Ladestationen und somit zu einem steigenden Stromverbrauch. Darüber hinaus setzen viele Haushalte verstärkt auf elektrische Heizsysteme und Wärmepumpen, um ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Auch dies erhöht den Strombedarf.

Erhöhte Belastung des Verteilnetzes

Die Belastung der Netzinfrastruktur auf der Niederspannungsebene ergibt sich auch aus den spezifischen Eigenschaften erneuerbarer Energien. Die Produktion von Wind- und Solarenergie hängt stark von den natürlichen Gegebenheiten ab, wie z.B. Sonnenschein oder Windstärke. Dadurch können Schwankungen in der Stromerzeugung auftreten. Um diese Schwankungen auszugleichen, wird zu bestimmten Zeiten eine grosse Menge Strom in das Netz eingespeist. Dies führt zu Überlastungen, da die Niederspannungsebene nicht immer für solche hohen Strommengen ausgelegt ist.

Stromnetzinfrastruktur, Verteilungs- und Speicherungsmöglichkeiten

Um die Netzinfrastruktur auf der Niederspannungsebene zu entlasten und den steigenden Strombedarf zu bewältigen, sind umfangreiche Massnahmen erforderlich. Eine Möglichkeit besteht darin, die Netzkapazität durch den Ausbau und die Modernisierung bestehender Leitungen und Transformatoren zu erhöhen. Eine weitere Option besteht darin, den Einsatz intelligenter Technologien wie Smart Grids zu fördern, um den Stromfluss besser zu steuern und die Auslastung des Netzes zu optimieren. Zusätzlich können Energiespeicherlösungen eingesetzt werden, um überschüssigen Strom zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben. Diese Massnahmen sind entscheidend, um eine stabile und effiziente Energieversorgung auf der Niederspannungsebene sicherzustellen.

Lösungsansätze der Clean Energy Exchange (CEEX)

CEEX ist ein innovatives Startup, welches mehrere neue Ansätze im sogenannten Peer-to-peer Austausch von Strom in lokalen Gebieten ermöglicht. CEEX hat ein virtuelles Modell des Stromnetzes erstellt, um den Strompreis unter Berücksichtigung der günstigsten Stromquellen und Transportkosten zu berechnen. Dies ermöglicht eine Echtzeitreaktion auf Netzprobleme und das Pooling von regelbaren Lasten. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Hochschulen werden diese Produkte im Rahmen eines InnoSuisse-Projekts entwickelt.

Quelle: https://www.next-kraftwerke.com/

Um Blackouts zu vermeiden, bietet CEEX den Netzbetreibern Werkzeuge an, um Lastspitzen zu glätten oder zu verschieben. Dies spart Investitionen in den Netzausbau und verhindert Komforteinbussen für Endkunden sowie die Vernichtung von Solarstrom. Darüber hinaus wird ein Modell für dynamische Netznutzungsentgelte angeboten, das Investitionsentscheidungen unterstützt. Dies sind wichtige Massnahmen für die Energiewende, insbesondere auf den Niederspannungsebenen, wo solche Dienstleistungen bisher fehlen. Alle Endnutzer*innen (Prosumer*innen (ZG2+3+4)) haben durch CEEX die Möglichkeit, in einem lokalen Markt Strom zu verbesserten Konditionen zu kaufen/auszutauschen. Hier müssen die Konsument*innen weniger bezahlen und die Produzent*innen können mehr erlösen. Weiter schafft dies einen Anreiz, PV zukünftig so auszurichten, dass Strom nicht nur zur Mittagszeit eingespeist wird, sondern über den Tag verteilt wird. Dies reduziert die Notwendigkeit staatlicher Subventionen für erneuerbare Energien. CEEX nutzt dabei die Differenz von Einspeisevergütung und Strompreis (Tarif DSO). CEEX optimiert dies, ohne dass die Prosumer*inner hiervon etwas bemerken. Über das Frontend wird somit volle Transparenz geboten, da nachvollzogen werden kann, mit wem der (lokale) Energieaustausch stattgefunden hat (Kreislaufwirtschaft). Zudem garantiert dies 100% Ökostrom und bietet keine Chance für Greenwashing.