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13.8.2021
DESIGNETZ: Schaufenster und Motor der Energiewende

Das Ziel ist klar definiert: Bis 2045 soll die Treibhausgasneutralität in Deutschland erreicht werden. So sagt es das Klimaschutzgesetz, das der Deutsche Bundestag im Juni beschlossen hat. Damit uns das gelingt, müssen wir den Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung deutlich ausbauen.

Und es muss uns gelingen, die erzeugte Energie effizient in den verschiedenen Sektoren zu nutzen. Wir müssen uns also noch stärker mit Themen wie Energiespeicherung, Sektorkopplung und Digitalisierung beschäftigen.

Wie die Energiezukunft aussehen kann, hat DESIGNETZ gezeigt. Das Projekt hat sich 2017 die Aufgabe gestellt, eine Blaupause für das Energiesystem der Zukunft zu entwickeln. Vier Jahre lang haben 46 Partner in Nordrhein-Westfalen, im Saarland und in Rheinland-Pfalz daran gearbeitet, gemeinsam innovative Lösungen für ein nachhaltiges und sicheres Energiesystem zu entwickeln.

Das Projekt selbst wurde im Rahmen des Förderprogramms SINTEG (Schaufenster Intelligente Energie) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) realisiert. SINTEG hatte sich das Ziel gesetzt, über fünf so genannte Schaufenster die Zukunft der Energie zu betrachten, zu erproben und für Deutschland erlebbar zu machen.

Ende 2020 war es dann so weit – DESIGNETZ wurde abgeschlossen. Doch zu welchen Ergebnissen sind die Projektpartner gekommen? Wie können diese dabei helfen, die deutsche Energiewende weiter voranzutreiben? Und wie unterstützen die Erfahrungen und Erkenntnisse nun die „Reallabore der Energiewende“ wie SmartQuart?

Das wichtigste Ergebnis: Die Energiewende ist technisch realisierbar. Einige Kernelemente sind hierbei unabdingbar. So ist ein intelligentes, eng miteinander verbundenes Energienetz entscheidend. Flexibel muss es sein. Zudem müssen die Stromproduktion sowie der Verbrauch auch lokal kompensiert werden können.

Dezentralität ist ein wichtiger Faktor. Lange Zeit floss Strom immer nur in eine Richtung – vom Kraftwerk in die Städte und Gemeinden. Diese lange Zeit geltende Einbahnstraße bekommt nun zunehmend Gegenverkehr. Heute gibt es fast zwei Millionen dezentrale Erzeugungsanlagen, die aus Wind- und Sonnenkraft sowie Biomasse grünen Strom in das Verteilnetz einspeisen, Wind- und Sonnenenergie immer in Abhängigkeit von der aktuellen Wetterlage. Die daraus resultierenden Schwankungen bedeuten eine große Herausforderung für die Verteilnetze, an die mehr als 95 Prozent dieser Anlagen angeschlossen sind. Das Projekt DESIGNETZ hat seit 2017 daran gearbeitet, ein modernes Energiesystem zu schaffen, das diese schwankenden Einspeisungen aus erneuerbaren Energien mit dem Energieverbrauch sowie mit modernen Speichertechnologien zusammenbringen kann und gleichzeitig den Netzausbau auf ein notwendiges Minimum reduziert.

Umgesetzt wurde dies in der letzten Phase von DESIGNETZ. Es entstand ein kommunizierendes System zwischen den produzierenden und speichernden Einzelanlagen und dem sogenannten „System Cockpit“. Die technischen Anlagen der DESIGNETZ-Teilprojekte übermittelten ihre Erzeugungs-, Verbrauchs- und Speicherkapazitäten (Flexibilität) über eine dezentrale Datendrehscheibe, das Energy Gateway, an das System Cockpit. Ein Energiespeicher schätzte beispielsweise ab, wie viel elektrische Energie er im Testzeitraum aufnehmen bzw. in das Verteilnetz einspeisen kann. Das System Cockpit hat daraus mithilfe von Wetterdaten die erwartete Netzauslastung und den optimalen Flexibilitätseinsatz berechnet. Es meldete dann an die Anlagen zurück, welche Flexibilität verfügbar gemacht werden soll. Ein derartiges System ist notwendig, da das Verteilnetz immer die gleiche Spannung halten muss. Die technischen Anlagen wurden durch das System Cockpit zudem in ein simuliertes Energieversorgungssystem von 2035 integriert. So konnte herausgefunden werden, was es genau braucht, um Leistungsfähigkeit und Stabilität zu generieren. Es wird deutlich: Die Digitalisierung ist für die Verteilnetze der Zukunft unverzichtbar.

Neben der technischen Machbarkeit ist auch das Thema Partizipation grundlegend für das Gelingen der Energiewende. Die Bereitstellung und Nutzung der relevanten Technologien – die benannte Flexibilität sowie die Digitalisierung der Verteilnetze – muss von den Bürger*innen und Unternehmen mitgetragen werden. DESIGNETZ hat hierbei einige wichtige Voraussetzungen in seinen Untersuchungen identifiziert. So ist es wichtig, dass für alle relevanten Akteure Planungssicherheit gewährleistet wird und ein Vertrauen in die Unternehmen besteht. Außerdem muss auf Risiken und Komplexität eingegangen und diese im gemeinsamen Dialog ausgeräumt werden. Dies funktioniert häufig bereits durch ausreichende Informationen.

Das Schaufenster DESIGNETZ liefert wichtige Ergebnisse, für Folgeprojekte wie den „Reallaboren der Energiewende“. Nach vier Jahren ist das klare Ergebnis, dass das angestrebte Ziel der Klimaneutralität realisierbar ist. Es ist möglich, eine nachhaltige, dezentrale und grüne Energieversorgung zu implementieren, wenn die bereits benannten Voraussetzungen erfüllt sind – Flexibilität, Dezentralität und Partizipation sind unersetzbare Bedingungen. Förderprogramme wie SINTEG und Projekte wie DESIGNETZ bilden den Motor der Energiewende und helfen uns dabei, Prozesse und Teilprojekte passend zu gestalten. Und so auch unsere Idee eines emissionsfreien Lebens in smarten Quartieren schneller Wirklichkeit werden zu lassen. SmartQuart wird darauf aufbauen. Wir machen aus der Vision von DESIGNETZ Wirklichkeit.

Quellen und Verweise:
LÖSUNGEN. STRATEGIEN. IMPULSE. FÜR DAS ENERGIESYSTEM DER ZUKUNFT, Bd. 1.
LÖSUNGEN. STRATEGIEN. IMPULSE. FÜR DAS ENERGIESYSTEM DER ZUKUNFT, Bd. 2.