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Mikronetze und Energiespeicher für die grüne Energie von morgen 

Die Installation von Mikronetzen und Energiespeicher ermöglicht es, den Weg in eine Zukunft mit 100 Prozent sauberer und erneuerbarer Energie zu ebnen. Sowie bahnbrechende Lösungen zu entwickeln, die später von anderen Institutionen und dem Stromnetz insgesamt übernommen werden können.

Der zunehmende Fokus auf die Ausfallsicherheit des Stromnetzes und die Verbreitung von dezentralen Energieressourcen (Distributed Energy Resources – DER) wie Solar- und Windenergie haben Mikronetze zu einer sehr attraktiven Alternative zum traditionellen, zentralisierten Netzsystem gemacht. Bevor wir jedoch tiefer eintauchen, lass uns einen Blick darauf werfen, was Mikronetze von dem traditionellen Netzsystem unterscheidet.

Im Wesentlichen sind Mikronetze kleine Ansammlungen von Verbrauchern, die lokal von einer begrenzten Anzahl von Stromversorgern gesteuert werden, im Gegensatz zu großen, zentralisierten Stromsystemen, die von einer zentralen Behörde betrieben und kontrolliert werden. Große, zentralisierte Energiesysteme erhalten die Systemstabilität durch die Kontrolle von oben nach unten und die aggregierte Trägheit des Systems.

Was sind Mikronetze?

Mikronetze sind in sich geschlossene Stromnetze, die als „Insel“ unabhängig vom zentralen Stromnetz arbeiten können.

Erneuerbare Energien für eine nachhaltige Zukunft (1)
Energie bestimmt unser Leben. Wir nutzen sie in Smartphones, Computern und Fahrzeugen, Energie heizt oder kühlt Wohnungen und Büros, auf Knopfdruck startet sie Maschinen oder gibt uns Licht.

Aber Mikronetze, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden, bringen Herausforderungen mit sich:

  • Verteilungsschutz: Das Vorhandensein von Erzeugung innerhalb des Verteilungssystems bedeutet, dass Energie in beide Richtungen fließt, was es schwierig machen kann, die Spannung zu regulieren.
  • Intermittierende Stromerzeugung: Die Erzeugung von Wind- und Solarenergie ist variabel, hängt von den Wetterbedingungen ab und ist möglicherweise nicht zur gleichen Zeit verfügbar, wie die Energie die tagsüber verbraucht wird.
  • Energiespeicherung: Um überschüssige saubere Energie für Zeiten mit geringer Produktion zu speichern, und Intelligente Technologie, um Angebot und Nachfrage von erneuerbarer Energie aufeinander abzustimmen.

Die Vorteile von Mikronetzen mit Energiespeicherung

Die Verbreitung von DERs wie Wind und Solar haben das Netzmodellsystem kompliziert gemacht, um es von einer zentralen Instanz zu steuern. Mikronetze können helfen, dieses Problem zu vereinfachen, indem sie es in einzelne Komponenten aufteilen, die dann als Mikronetz unabhängig vom größeren Netz gesteuert werden können.

In diesem Sinne arbeiten Mikronetze daran, die Resilienz des Netzes zu verbessern, indem sie die Auswirkungen von Fehlern auf begrenzte Bereiche des Netzes reduzieren.

Warum das Netz im Netz für die Energiewende immer wichtiger wird
Mikronetze sollen unabhängige Stromversorgung gewährleisten, etwa in Katastrophenfällen. Die Technik hilft aber auch den erneuerbaren Energien.

Mikronetze ermöglichen es, Fehler in einem Abschnitt zu isolieren ohne die Fähigkeit anderer umliegender Mikronetze zu beeinträchtigen um den Betrieb aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund sind Ongrid/Offgrid-Microgrids extrem wertvoll, besonders für kritische Stromsysteme.

Mikronetz Energiespeicher ermöglichen es den Betreibern, die Energie im Netz aktiv auszugleichen, indem sie abwechselnd überschüssige Energie einspeisen und absorbieren. Die Methode und die Geschwindigkeit, wie der Energieausgleich gesteuert wird, ist der Schlüssel zur Stabilität des Mikronetzes.

Weniger komplexe und wiederholbare Lösungen werden das Problem lösen

Da wir im Laufe der Zeit erfahren haben, welche Vorteile Mikronetze bieten, haben mehr Städte und Unternehmen die Technologie als Teil ihrer Energie-Infrastrukturstrategie in Betracht gezogen.

Allerdings war der Zugang zu den Vorteilen aufgrund der technischen Komplexität nicht immer einfach. Zum Beispiel fehlte vielen potenziellen Kunden das Fachwissen, um den besten Mix an Erzeugungsanlagen für ihre Mikronetze zu bestimmen, oder sie empfanden die Steuerungstechnologie als schwierig zu handhaben.

Während wir in den letzten zehn Jahren viele technologische Durchbrüche erlebt haben, um fortschrittlichere und intelligentere Mikronetze zu erreichen, wird 2021 und darüber hinaus ein größerer Fokus darauf liegen, ihre Komplexität zu reduzieren, um sie einem breiteren Publikum zugänglich zu machen.

Technologieanbieter werden sich weiterhin darauf konzentrieren, vereinfachte Mikronetzlösungen zu entwickeln, die die Kosten weiter senken, das Risiko minimieren und die Einfachheit erhöhen. Oder die Komplikationen ganz vom Kunden weg zu verlagern, um sie zu einer weniger abschreckenden Investition für kleinere Einrichtungen zu machen.

Wie Technologie die zukünftige Energiewirtschaft beeinflussen wird
Wie viele andere Branchen wird auch die Energiewirtschaft durch aktuelle technologische Entwicklungen wie die Digitalisierung, Internet der

Die Einführung von Cloud-Daten und -Analysen in die Entwicklung von Mikronetzen ist ein Weg, wie die Branche begonnen hat, den technischen Kampf vom Kunden weg zu verlagern. Zum Beispiel sind maschinelles Lernen (ML) und leistungsfähiges Computing für Einblicke in Wetter und andere Parameter jetzt leicht verfügbar, um den Nutzern zu helfen, die Anlagen des Mikronetzes an einem bestimmten Tag zu steuern.

Durch die Verwaltung von Daten in der Cloud wird die Integration von verteilten Energieressourcen (DER) vereinfacht und Microgrid-Betreiber können die Ressourcen vor Ort mithilfe von Echtzeitdaten und Vorhersagealgorithmen überwachen, prognostizieren und automatisch optimieren.

Darüber hinaus kommen schnell vorgefertigte Mikronetzlösungen auf den Markt, um den Einsatz von Mikronetzen weiter zu vereinfachen. Anstatt ein System von Grund auf für einen Standort zu entwerfen und zu bauen, werden nun Massenlösungen in der Fabrik erstellt, die schnell und einfach von Kunden in ähnlicher Größe und mit vergleichbaren Bedürfnissen eingesetzt werden können.

Da sich die Installationsarbeiten beim Kunden in die Fabrik verlagern, können die Kunden sowohl das Risiko als auch die Kosten reduzieren und gleichzeitig die Betriebszeit aufrechterhalten, indem sie die Zeit bis zum Einsatz verkürzen.

Vermehrter Einsatz von Batteriespeichern in Mikronetzen zur Förderung der erneuerbaren Energie

Batteriespeichersysteme werden benötigt, um das volle Potenzial der intermittierenden erneuerbaren Energiequellen zu erreichen und spielen eine entscheidende Rolle von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Die Fähigkeit von Batterien, Strom aus jeder Art von Erzeugung aufzunehmen und abzugeben, hat einen erheblichen Wert für Regionen mit einem hohen Anteil an erneuerbarer Energie. Da immer mehr unserer Elektrizität aus Wind- und Sonnenenergie stammt, können Batteriesysteme überschüssigen Strom speichern, wenn die Sonne scheint und der Wind weht, und ihn dann während der Spitzenverbrauchszeiten liefern.

Ein Energiespeicher ist bei einer Inselanlage zwingend notwendig
Energiespeicher dienen der Speicherung von momentan verfügbarer, aber nicht benötigter Energie zur späteren Nutzung.

Der Anstieg der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien in den letzten zehn Jahren hat zu einem Preisverfall geführt, der die Energiespeicherung heute wirtschaftlich rentabler macht als jemals zuvor. Gepaart mit der Fähigkeit, erneuerbare Energien einfacher zu integrieren, können wir davon ausgehen, dass eine wachsende Anzahl zukünftiger Microgrids Batteriespeichersysteme enthalten wird.

Während eines Stromausfalls werden Batteriespeichersysteme als Ankerressource dienen können, was bedeutet, dass das Speichersystem die gewünschte Spannung und Frequenz am Standort aufrechterhält, während das Mikronetz sich inselt. Dieses erweiterte Nutzenversprechen für Mikronetze verspricht nicht nur Ausfallsicherheit, sondern auch mehr Nachhaltigkeit zu einem besseren Preis.

Obwohl Energiespeicher für ein funktionierendes Mikronetz nicht essentiell sind, sind sie eine flexible, vielseitige dezentrale Energieressource, die einen erheblichen Nutzen für ein Mikronetz bieten kann.

Für Gewerbe- und Industriekunden ist die Integration von Energiespeichern in ihr Mikronetz von direktem Nutzen, da sie ihnen helfen, ihre Energiekosten zu managen und eine zuverlässige, saubere Stromversorgung zu gewährleisten.

Mit Energy-as-a-Service (EaaS) Energie reduzieren

Das Energy-as-a-Service (EaaS)-Finanzierungsmodell ist eine Möglichkeit, mit geringem Kapitalaufwand und minimalem Risiko in Mikronetze zu investieren und hat das größte finanzielle Hindernis für die Einführung von Mikronetzen beseitigt.

In den letzten Jahren haben wir einen signifikanten Anstieg von gemischten oder Drittbesitz-Geschäftsmodellen beobachtet, um die Widerstandsfähigkeit und Effizienz der Energieversorgung zu erhöhen, und dieser Trend wird sich fortsetzen.

Mit Energy-as-a-Service (EaaS) Energie reduzieren
Das Geschäftsmodell „Energie als Dienstleistung“ verändert die Art und Weise, wie Unternehmen über Energieausgaben denken und diese angehen.

Ein As-a-Service-Modell kann ein für den Endnutzer maßgeschneidertes Projekt anbieten mit weniger Risiko und ohne Entwicklungs -und Betriebsprobleme.

Während viele Unternehmen Ambitionen haben, ihren Energieverbrauch zu ändern und Ziele zur Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes zu erreichen, ist der Weg dorthin oft unklar oder erfordert das Eingehen von Risiken, zu denen sie nicht bereit sind.

Indem diese Risiken vom Endverbraucher auf Unternehmen verlagert werden, die darauf vorbereitet sind, ermöglicht das As-a-Service-Modell mehr Unternehmen und Institutionen, Micronetzlösungen zu verfolgen.

Mathias Diwo I Futurist , Keynote-Speaker, Autor


Mathias schreibt über Digital- und Technologietrends sowie Megatrends zur Zukunft der Arbeit, Hybrid Work, Management und Leadership. Lade ihn ein, bei deiner nächsten Veranstaltung zu sprechen.

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