Digitale Transformation der Energiewirtschaft

Intelligente Stromerzeugung

Von Hartmut Schumacher · 2021

Die Digitalisierung der Energieversorgung hat große Konsequenzen sowohl für die Verbraucher als auch für die Erzeuger. Während bei den Verbrauchern die Vorteile deutlich überwiegen, müssen sich die Energieerzeuger nicht nur auf neue Chancen, sondern auch auf erschwerte Marktbedingungen gefasst machen.

Wohnzimmer ausgestattet mit digitalen Technologien zum Optimieren des Energieverbrauchs.
Digitale Technologien helfen, den Energieverbrauch zu optimieren. Foto: iStock / Daisy-Daisy

Ben und Anna Müller leben in der Zukunft. Im Jahr 2030, genauer gesagt. Fliegende Autos und Kolonien auf dem Mars wird es auch dann noch nicht geben. In einem jedoch unterscheidet sich ihr Leben deutlich von unserem: Sie sind nicht nur Stromverbraucher, sondern auch Stromproduzenten – sogenannte „Prosumer“ also. Auf dem Dach ihres Einfamilienhauses ist eine Fotovoltaikanlage installiert. Produziert sie mehr Energie, als Ben und Anna momentan benötigen, dann wird diese entweder in einen Stromspeicher umgeleitet oder aber gegen Entgelt ins Stromnetz eingespeist. Die Waschmaschine ist clever genug, um automatisch dann anzuspringen, wenn entweder die Sonne scheint oder aber der Strom aus dem Netz besonders günstig zu haben ist. Und nicht zuletzt dient das Elektroauto des Paares als Speicher, der dem Stromnetz unter die Arme greift, wenn die Nachfrage besonders groß ist.

Digitale Transformation der Energiewirtschaft mit dezentralen Kraftwerken

Die Energielandschaft nach der Wende zeichnet sich dadurch aus, dass es in größerer Zahl kleine dezentrale Kraftwerke geben wird. Nicht nur wegen privater Verbraucher, die wie Ben und Anna nebenbei als Stromproduzenten fungieren, sondern auch, weil die meisten Erzeuger Erneuerbarer Energie, allen voran Betreiber von Anlagen, die Sonne, Biomasse oder Wind nutzen, ebenfalls oft dezentral verteilt sind. Koordinieren lassen sich all diese kleinen dezentralen Anlagen nur durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie. Denn in der zerstückelten Energieerzeugerwelt fallen große Datenmengen an, die schnell verarbeitet werden müssen. Und das führt dazu, dass die ohnehin schon stattfindende Digitalisierung des Energiemarktes beschleunigt wird. Eine spezielle Form dieser Koordination stellen virtuelle Kraftwerke dar. Bei einem solchen Kraftwerk handelt es sich um einen Zusammenschluss von mehreren Stromerzeugungsanlagen oder Stromspeichern, die ihre Energie gebündelt ins Stromnetz einspeisen. Der Sinn eines virtuellen Kraftwerks besteht darin, verschiedene Arten von realen Kraftwerken miteinander zu kombinieren – also beispielsweise Solar, Wind, Wasserkraft und Biogas. Auf diese Weise ist es möglich, die schwankende Stromerzeugung wetterabhängiger Anlagen auszugleichen, sodass das gesamte virtuelle Kraftwerk in der Lage ist, eine verlässlich konstante Leistung zu liefern.

Smart Meter

Eine wichtige Rolle bei der Koordinierung von Stromerzeugung und -verbrauch spielen zudem Smart Meter: Diese intelligenten Stromzähler verschaffen erstens dem Konsumenten eine genauere Übersicht über seinen Stromverbrauch. Zweitens übertragen sie die gemessenen Daten in kurzen Abständen an den Messstellenbetreiber und ermöglichen es dadurch den Netzbetreibern, ihre Stromerzeugung besser an den tatsächlichen Verbrauch anzupassen. Und drittens erlauben Smart Meter, Elektrogeräte automatisch dann einzuschalten, wenn der Strompreis besonders niedrig ist. Noch lukrativer ist diese Lastverschiebung im industriellen Bereich, wo es darum geht, Herstellungsprozesse, die nicht zeitkritisch sind, in einen preisgünstigeren Zeitraum zu verlegen.

Neue Konkurrenten

Quelle: EY; BDEW, 2020

Traditionelle Energieversorgungsunternehmen sehen sich durch die Digitalisierung gleich drei Arten von neuen Konkurrenten gegenüber: zum Ersten Prosumern, zum Zweiten Direktvermarktern von Erneuerbaren Energien und zum Dritten branchenfremden Unternehmen wie Vermittlern und Vergleichsportalen, die sich zwischen Energieversorger und Kunden schieben und Gewinnmargen abgreifen. Die Gegenstrategien der Versorger: das Nutzen neuer digitaler Möglichkeiten, um die eigene Kundenbindung und die eigenen Abläufe zu verbessern. Sowie das Entwickeln neuer Geschäftsfelder – darunter naheliegende wie der Betrieb virtueller Kraftwerke, aber auch energiefernere wie das Anbieten von Smart-Home-Lösungen, das Bereitstellen von Telekommunikationsdienstleistungen oder das Übernehmen der Nebenkostenabrechnung für Mietwohnungen. Kerstin Andreae, Vorsitzende der Hauptgeschäftsführung des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW), erläutert: „Die digitale Transformation ist ein zentraler Treiber für Wachstum und die Erschließung neuer Geschäftsfelder in der Energiewirtschaft. Eine Umfrage unter Energieversorgern hat gezeigt: Bereits 77 Prozent der befragten Energieversorgungsunternehmen haben oder planen eine Digitalisierungsstrategie. Über 85 Prozent erwarten eine Steigerung des Digitalisierungsbudgets in den kommenden Jahren.“

IT-Sicherheit

Die fortschreitende Digitalisierung des Energiemarkts führt auch zu neuen Herausforderungen in Bezug auf Datensicherheit: Je stärker eine Infrastruktur digitalisiert ist, desto verwundbarer ist sie für Cyber-Angriffe mit kriminellen, terroristischen oder militärischen Motiven. Das ist kein reines Science-Fiction-Szenario. Schon im Jahr 2015 kam es in der Ukraine zum weltweit ersten Stromausfall durch einen derartigen Angriff. In Deutschland finden jeden Tag Hunderte von Angriffsversuchen auf Energieversorgungsunternehmen statt. Erfolgreich in dem Sinne, dass sie tatsächlich Störungen verursachen, sind jedoch nur relativ wenige: derzeit etwa 70 im Jahr nach Angaben des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Um diesen Angriffen etwas entgegensetzen zu können, müssen die sogenannten Kritischen Infrastrukturen, zu denen auch Kraftwerke und Stromnetze zählen, gemäß dem IT-Sicherheitsgesetz branchenspezifische Mindeststandards bezüglich der Sicherheit erfüllen. Dazu gehören unter anderem die Einführung eines Informationssicherheits-Managementsystems sowie die Verpflichtung, IT-Sicherheitsvorfälle an das BSI zu melden. Kerstin Andreae: „Die Gewährleistung der IT-Sicherheit ist bei allen Betreibern Kritischer Infrastrukturen eine Daueraufgabe höchster Priorität.“ Schon seit Jahren erhöhen die Energieversorger daher kontinuierlich ihre Budgets für IT-Sicherheit, stärker als Unternehmen der meisten anderen Branchen.

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