Die Umstellung auf nachhaltige Energie beschleunigt sich. Technische Innovationen, wirtschaftliche Anreize und die dringende Notwendigkeit, unsere Umwelt zu schützen, treiben sie voran. Mehrere Entwicklungen verändern die Energiewirtschaft und die Einbindung erneuerbarer Erzeugung in das Stromnetz. Virtuelle Kraftwerke (VPPs), dezentrale Energieressourcen (DERs), Demand Response und Frequenzreaktion spielen dabei eine wichtige Rolle. Dieser Artikel betrachtet neun Trends und erläutert, welchen Beitrag Internet-of-Things-Lösungen (IoT) zur Energiewende leisten.
1. Dezentrale Energieerzeugung
Das herkömmliche Modell zentraler Stromerzeugung entwickelt sich zu einem dezentralen System. Dezentrale Energieressourcen (DERs) wie Solaranlagen, Windkraftanlagen und kleine Biogasanlagen gewinnen an Bedeutung. Mehr unterschiedliche Energiequellen verringern Übertragungsverluste und machen das Netz widerstandsfähiger.
2. Virtuelle Kraftwerke
Virtuelle Kraftwerke bündeln solche dezentralen Anlagen und verwalten sie so, dass sie im Stromnetz wie ein einziges Kraftwerk auftreten können. Nach Angaben der Internationalen Organisation für Erneuerbare Energien (IRENA) verbessern VPPs die Netzstabilität und ermöglichen einen höheren Anteil erneuerbarer Energie, weil dezentrale Erzeugung und Speicher gezielt eingesetzt werden können.
IoT-Lösungen sind wichtig für den Betrieb von VPPs. Sie liefern Echtzeitdaten und Analysen, damit dezentrale Anlagen effizient genutzt werden. Die Demand-Response-Hardware von EpiSensor ist eine Möglichkeit, DERs in einem VPP zu messen und zu steuern. Diese Anlagen können auf viele Standorte verteilt sein. Im Gogoro-Programm mit Enel X verbindet EpiSensor Technologie beispielsweise 2.500 Gogoro GoStations, Batteriewechselstationen für Elektroroller, mit dem VPP von Enel X.
3. Das Wachstum der Energiespeicherung
Die Kosten für Energiespeicher, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, sind stark gefallen. Deshalb wurden deutlich mehr Speicher installiert. Die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien sanken innerhalb eines Jahrzehnts um nahezu 90 %, so BloombergNEF. Diese Entwicklung trägt dazu bei, schwankende Solar- und Windenergie in großem Maßstab nutzbar zu machen. Zusammen mit technischen Verbesserungen erleichtert sie den Einsatz großer Speichersysteme. IoT-Technologie unterstützt deren Verwaltung, optimiert Lade- und Entladezyklen und hilft, Nutzungsmuster vorherzusagen. EpiSensor IoT-Lösungen unterstützen den effizienten Betrieb und die Einbindung von Speichern in das Energiemanagement.
4. Demand Response und dynamische Preise
Bei Demand Response passen Verbraucher ihren Strombedarf an das Angebot und an dynamische Preise an. Das wird für die Stabilität und Effizienz des Netzes immer wichtiger. Dynamische Tarife spiegeln aktuelle Stromkosten wider und setzen Anreize, Verbrauch in Zeiten niedriger Nachfrage zu verschieben. Für Unternehmen aus Gewerbe und Industrie kann Demand Response so Energiekosten senken, Nachhaltigkeitsziele unterstützen und bei der Einhaltung von Vorgaben wie der EU-CSRD helfen.
Demand Response verringert Kosten und stärkt die Zuverlässigkeit des Netzes, indem Stromangebot und -nachfrage zeitlich besser zusammengeführt werden. IoT-Lösungen liefern die dafür nötigen Daten und Steuerungsfunktionen. Demand-Response-Hardware von EpiSensor ermöglicht es einem Standort, seinen Verbrauch in einem solchen Programm anzupassen. Wie das den Energieverbrauch und die Effizienz an Irlands größtem Flughafen, dem Dublin Airport, verändert, steht in dieser Fallstudie.
5. Integration von Elektrofahrzeugen
Elektrofahrzeuge werden zu einem festen Teil des Energiesystems: Sie verbrauchen Strom und können als mobile Speicher dienen. Bei Vehicle-to-Grid (V2G) speisen Fahrzeuge Strom ins Netz zurück. Das kann die Nachfrage zu Spitzenzeiten decken und zur Netzstabilität beitragen.
Ein Bericht des International Council on Clean Transportation (ICCT) und des Regulatory Assistance Project behandelt das schnelle Wachstum von Elektrofahrzeugen und ihre mögliche Einbindung in das Stromnetz. Dem Bericht zufolge ist intelligentes Laden ein wichtiges Werkzeug, um den Verbrauch von Strom aus fossilen Quellen zu senken und mehr schwankende erneuerbare Energie einzubinden: Fahrzeuge laden dann, wenn genügend erneuerbarer Strom verfügbar ist. So können CO₂-Emissionen sinken und teure, unnötige Netzausbauten vermieden werden.
IoT kann helfen, Ladevorgänge auf die Netzbedingungen abzustimmen. Das EpiSensor Beispiel in diesem Artikel ist das Batteriewechselnetz von Gogoro, das an einem virtuellen Kraftwerk teilnimmt. Damit ist keine Vehicle-to-Grid-Schnittstelle für ein einzelnes Elektrofahrzeug oder Ladegerät belegt. Bidirektionales Laden setzt ein gesondert geprüftes Fahrzeug, Ladegerät und einen geeigneten Netzanschluss voraus.
6. Grenzen durch Fachkräftemangel und Systemgestaltung
Ein wesentliches Hindernis für die Energiewende ist der Mangel an Fachkräften. Moderne Energiesysteme sind komplex und erfordern oft Spezialwissen. Das erschwert vielen Organisationen die Einführung. Deshalb sind Systeme wichtig, die einfacher zu bedienen sind, sich selbst konfigurieren und den Fachkräftemangel abfedern.
Das Weltwirtschaftsforum betont die wachsende Kompetenzlücke in der Energiebranche und den Bedarf an Automatisierung und nutzerfreundlicher Technik. EpiSensor entwickelt IoT-Lösungen, die Energiemanagement vereinfachen und mehr Menschen zugänglich machen sollen. Unsere Systeme sollen den Bedarf an Spezialwissen verringern, Fachkräfte entlasten und die Einführung moderner Energiemanagementmethoden beschleunigen.
7. Starkes Wachstum von Erneuerbaren und Speichern
Die Kosten für Photovoltaikmodule sind innerhalb eines Jahrzehnts um mehr als 80 % gefallen. Dadurch wurden deutlich mehr Anlagen installiert. Zusammen mit günstigeren Batteriespeichern treibt das den Ausbau von erneuerbarer Erzeugung und Speichern voran. Eine Studie der Internationalen Organisation für Erneuerbare Energien (IRENA) zeigt den starken Rückgang der Kosten erneuerbarer Energien und den damit verbundenen Kapazitätsausbau. IoT-Lösungen helfen, dieses Wachstum mit Echtzeitüberwachung, vorausschauenden Analysen und automatisierter Steuerung zu verwalten. EpiSensor Technologie unterstützt die Integration und Nutzung erneuerbarer Energie und verbessert Effizienz und Zuverlässigkeit von Gebäudeenergiesystemen.
8. Die IEA unterschätzte das Wachstum der Erneuerbaren
Die Internationale Energieagentur (IEA) hat das Wachstum erneuerbarer Energien und von Energiespeichern in ihren Prognosen wiederholt unterschätzt. Tatsächliche Ausbauzahlen lagen oft deutlich über den Vorhersagen. Das zeigt, wie schnell sich Technik und Nutzung erneuerbarer Energie entwickeln.
Prognosen für den Ausbau wurden immer wieder von den tatsächlich errichteten Kapazitäten übertroffen; bei Speichern war es ähnlich. IoT-Technologie hat dieses Wachstum unterstützt, weil sie Werkzeuge zur Verwaltung und Optimierung erneuerbarer Energiesysteme bereitstellt. EpiSensor IoT-Lösungen tragen mit Daten und Funktionen dazu bei, das Potenzial erneuerbarer Energiequellen besser zu nutzen.
9. Frequenzreaktion und Netzstabilität
Mit dem Ausbau erneuerbarer Energie wird die Stabilisierung der Netzfrequenz wichtiger. Herkömmliche Kraftwerke tragen durch einen stetigen Energiefluss zur Frequenzstabilität bei; erneuerbare Quellen bieten diese Eigenschaft häufig nicht. IoT-gestützte Messung und Steuerung kann Aggregatoren helfen, auf Frequenzänderungen zu reagieren. Im Rechenzentrumsprogramm von Microsoft und Enel X ermöglichte EpiSensor Infrastruktur eine dynamische Reaktion vorhandener USV-Batterien. Steuerungspfad und Reaktionsverhalten anderer dezentraler Ressourcen müssen für jeden Einsatz gesondert nachgewiesen werden.
Die Rolle von IoT in der Energiewende
IoT liefert Daten, Konnektivität und Steuerungsintelligenz, um unterschiedliche Energiequellen einzubinden und zu verwalten, Speicher zu optimieren, Demand Response zu ermöglichen und die Netzstabilität zu stärken. Die beschriebenen Trends zeigen, wie wichtig IoT-Technologie für eine schnellere Energiewende ist.
EpiSensor entwickelt die Mess- und Steuerungsebene, auf der solche Programme laufen. Die Systeme sind so gestaltet, dass qualifizierte Elektrofachkräfte sie installieren können. Dadurch können Energiedienstleister ein Programm schneller ausbauen, als sie zusätzliche Spezialisten einstellen könnten.