Zeitschrift EE

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SINTEG – ein Blick in die Zukunft der Energieversorgung in Deutschland

Ute Roewer

In SINTEG arbeiten seit Dezember 2016 mehr als 300 Unternehmen, Forschungseinrichtungen, Kommunen, Landkreise und Bundesländer gemeinsam an der Energiewelt von morgen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unterstützt diese Arbeit mit über 200 Millionen Euro Fördermitteln. Dazu kommen eigene Mittel der beteiligten Unternehmen. Insgesamt werden in den nächsten vier Jahren durch das SINTEG-Programm über 500 Millionen Euro in die Zukunft des Energiesystems investiert. Deutschland hat sich dafür entschieden, seine Energieversorgung so umzustellen, dass bis zum Jahr 2050 mindestens 80 Prozent des Stromverbrauchs aus erneuerbaren Energien kommen. Dazu muss das Stromsystem flexibler und intelligenter werden. Das „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende (SINTEG)“, ist ein Programm der Bundesregierung, das sich zum Ziel gesetzt hat, Musterlösungen für die Ausgestaltung eines zukünftigen Energiesystems mit einem großen Anteil erneuerbarer Energien zu entwickeln.

SINTEG-Schaufenster Quelle: BMWi

Die Modellregionen

Ähnlich wie das österreichische Konzept der „Vorzeigeregion Energie“ entwickeln und demonstrieren die Projektpartner in fünf großen Modellregionen – den sogenannten Schaufenstern – sichere, effiziente und massengeschäftstaugliche Verfahren, innovative Technologien sowie Marktmechanismen für flexible, intelligente Netze und Märkte. Dabei spielt die Digitalisierung der Energiewirtschaft eine zentrale Rolle.

Die Projektarbeit in Modellregionen hat den Vorteil, dass das jeweilige regionalspezifische Umfeld der Energieversorgung, -infrastruktur und -nachfrage berücksichtigt wird. Die komplementäre Gestaltung der fünf Modellregionen als Ganzes soll auf diese Weise ein großes Spektrum übertragbarer „Blaupausen“ für ganz Deutschland liefern, die auch über grenzüberschreitende und internationale Kooperation (z.B. DACH-Kooperationen, ERA-Net RegSys) verbreitet und zur zukünftigen Energieversorgung in Europa beitragen können.

C/sells: Großflächiges Schaufenster im Solarbogen Süddeutschlands

Die Solarenergie spielt eine bedeutende Rolle im Süden Deutschlands. Das Schaufenster C/sells will Erzeugung und Verbrauch von Energie bereits auf lokaler und regionaler Ebene optimal ausgleichen und so das Netz stabilisieren. Dafür entwickelt C/sells ein intelligentes, dezentrales Energiesystem, welches aus regionalen, autonom handelnden Zellen unterschiedlicher Größe besteht. Diese Zellen agieren im überregionalen Verbund miteinander. Jede Zelle versorgt zunächst sich selbst, indem Energieerzeugung und Last möglichst vor Ort ausgeglichen werden. Die verbleibenden Energiebilanzen werden dann mit anderen Zellen ausgetauscht, um so das Energiesystem insgesamt zu optimieren. Dieser Aufbau des Zellverbundes führt zu einer effizienten und robusten Energieinfrastruktur.

DESIGNETZ: Baukasten Energiewende – von Einzellösungen zum effizienten System der Zukunft

Die DESIGNETZ-Regionen repräsentieren eine in Deutschland typische regionale Situation, in der sich ländliche Strukturen mit urbanen Ballungszentren und Industriestandorten abwechseln. Das Schaufenster zeigt die optimierte markt-, netz- und systemdienliche Nutzung von Flexibilitäten auf. Es will Lösungen entwickeln, wie dezentral bereitgestellte Energie aus Sonne und Wind für die Versorgung von Lastzentren mit urbanen und industriellen Verbrauchern genutzt werden kann. Der Flexibilitätsbeitrag zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage sowie zur Behebung von Netzengpässen wird auf verschiedenen Spannungsebenen unter Einbindung aller Akteure untersucht.

enera: Der nächste große Schritt der Energiewende

Das Schaufenster enera testet, wie sich Stromnetze und Märkte, Speicher-, Kommunikations- und Verbrauchstechnologien mit Hilfe digitaler Technologien intelligent kombinieren lassen. Netzbetreiber bekommen Lösungen an die Hand, die es ihnen erlauben, das Energiesystem der Zukunft, in dem alle beteiligten Akteure eingebunden sind, zu moderieren und zu gestalten. Ein solches, neues Energiemarktdesign zeichnet sich dadurch aus, dass Flexibilitäten identifiziert und bereitgestellt sowie neue Marktprodukte für Systemdienstleistungen entwickelt werden. Voraussetzung dafür ist, dass die Bedarfe und Herausforderungen der Netzbetreiber bekannt sind. Dann kann das Zusammenwirken von Netz und Markt dazu beitragen, die Versorgungssicherheit unter Einsatz eines übergreifenden Datensystems, das wesentlicher Baustein für die Digitalisierung der Energiewende ist, weiterhin auf höchstem Niveau zu halten.

NEW 4.0: Norddeutsche Energiewende

Die Schaufensterregion NEW 4.0 ist sowohl durch ein großes Energieverbrauchszentrum als auch durch ein bedeutendes Windenergie-Erzeugungszentrum gekennzeichnet. Es soll aufgezeigt werden, dass die Gesamtregion bereits im Jahr 2035 sicher und zuverlässig mit 100 Prozent regenerativer Energie versorgt werden kann. Hierfür müssen Erzeugung und Verbrauch optimal aufeinander abgestimmt werden. Der Umgang mit lokalen Stromüberschüssen muss intelligent erfolgen, indem der Stromexport in andere Regionen verbessert wird, um regionale Abregelungen von Windstrom zu vermeiden. Gleichzeitig müssen geeignete Flexibilitätskonzepte dafür sorgen, dass die Stromnutzung vor Ort gesteigert wird, um die bislang durch konventionelle Kraftwerke abzudeckende Last zu reduzieren. Daher wird durch intelligentes Lastmanagement, Speicher und Sektorkopplung untersucht, wie die Regelung des Verbrauchs flexibel gestaltet werden kann.

WindNODE: Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands

Im Schaufenster WindNODE soll gezeigt werden, wie die effiziente Einbindung großer Mengen erneuerbarer Energien in einem energieträgerübergreifend optimierten System gelingen kann. Dazu werden die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität integrierend untersucht und Flexibilitätsoptionen auf allen Ebenen berücksichtigt. Auf diese Weise entsteht ein großflächiges Reallabor, in dem innovative, nutzerorientierte Produkte und Dienstleistungen erprobt werden können. Gleichzeitig sollen Verbraucherschutz- und Sicherheitsstandards geschaffen werden, um die beteiligten Menschen und Unternehmen wirksam vor Datenmissbrauch zu schützen.

Herausforderungen

Eine der größten Herausforderungen in SINTEG ist es, die vielen einzelnen Ergebnisse und Erkenntnisse aus jedem Schaufenster zusammenzuführen, zu diskutieren und zu übertragbaren „Blaupausen“ weiterzuentwickeln. In Arbeitsgruppen beraten Experten zu schaufensterübergreifenden Themen wie beispielsweise zu Rechtsfragen und zum regulatorischen Rahmen, zu digitalen Geschäftsmodellen oder zu Energieberufen. Die methodischen Abstimmungen zwischen den Schaufenstern u.a. zur Nutzung des SGAM-Modells (Smart Grid Architecture Model) und zur Strukturierung von Pilot-und Demonstrationsvorhaben in „use cases“ tragen ebenfalls zu einer besseren Vergleichbarkeit und Synthese der Einzelergebnisse bei. Eine stärkere Vernetzung und der Erfahrungsaustausch zu vergleichbaren Projekten in Europa wie der „Vorzeigeregion Energie“ in Österreich ist die Voraussetzung dafür, dass eine kritische Diskussion von Fragen der zukünftigen Energieversorgung in Deutschland und Europa geführt wird und hieraus gemeinsam gelernt wird.

Autorin

Diplom-Volkswirtin Ute Roewer ist wissenschaftlich-technische Mitarbeiterin beim Projektträger Jülich im Geschäftsbereich Energiesysteme. Derzeit ist sie ins Bundesministerium für Wirtschaft und Energie abgeordnet, um dort bei themenübergreifenden Prozessen und Aufgabenstellungen im Rahmen des SINTEG-Programms fachlich zu unterstützen.

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