Seit einigen Jahren wandelt sich das Bild der Energieversorgung, welche zurzeit vorwiegend auf den fossilen und nuklearen Energieträgern beruht. In Anbetracht der endlichen Reichweiten dieser Energieträger sowie des Bewusstseins um die schleichenden Konsequenzen des Klimawandels, kommt es allmählich zu einem Umdenken, insbesondere nach dem verheerenden Unfall im Kernkraftwerk Fukushima am 11. März 2011
Der Umbau des Energieversorgungssystems erfordert die intelligenten Netze
Seit einigen Jahren wandelt sich das Bild der Energieversorgung, welche zurzeit vorwiegend auf den fossilen und nuklearen Energieträgern beruht. In Anbetracht der endlichen Reichweiten dieser Energieträger sowie des Bewusstseins um die schleichenden Konsequenzen des Klimawandels, kommt es allmählich zu einem Umdenken, insbesondere nach dem verheerenden Unfall im Kernkraftwerk Fukushima am 11. März 2011. Mit Blick auf die bevorstehende Umweltkonferenz in Durban (Südafrika) sei gesagt, dass der Klimawandel im vollem Gange ist, er kann nicht mehr rückgängig gemacht werden, nur noch ein entschlossenes weltweit getragenes Handeln kann die schlimmsten Konsequenzen mildern. Es ist hinlänglich bekannt, dass die Industrieländer den Hauptverursacher des Klimawandels darstellen. Mittlerweile übernehmen einige Schwellenländer u.a. China, Indien und Brasilien durch ihre rasant wachsenden Wirtschaften den Hauptteil der weltweiten Treibhausgasemissionen.
In diesem Zusammenhang stimmen auch die rezenten Informationen des Wirtschaftsprüfungsamtes PwC bedenklich, dass sich die Klima schädlichen CO2-Emissionen der 20 wichtigsten Länder der Erde um 5,8 Prozent im Jahr 2010 gegenüber dem Vorjahr erhöht haben. Anlässlich der Umweltkonferenz in Cancun (Mexiko im Dezember 2010) war vereinbart worden, dass sich diese Emissionen um 80 Prozent bis zum Jahr 2015 gegenüber dem Jahr 2000 verringern müssten. Nur die erhöhte Energieeffizienz sowie die breite Nutzung der sauberen, erneuerbaren Energiequellen werden den Energieverbrauch in den Industrieländern und den aufstrebenden Schwellenländern und im Gefolge die Emissionen von Treibhausgasen verringern. Laut dem „business ass usual“-Szenario der Internationalen Energieagentur (IEA) wird sich die globale Energienachfrage um weitere 36 Prozent bis zum Jahr 2035 im Vergleich zum Jahr 2008 erhöhen. Für die Europäische Union wird sich die Abhängigkeit hinsichtlich des Erdöls und des Erdgas bis zum Jahr 2030 auf nahezu 90 Prozent erhöhen.
Gemäß einer rezenten Studie wird die Europäische Kommission etwa tausend Milliarden Euro während den Jahren 2010 bis 2020 in die Modernisierung der Infrastrukturen zur Bereitstellung von elektrischer Energie investieren. Angesichts der sich abzeichnenden Ressourcenknappheit, des Verlustes an Biodiversität und der schleichenden Folgen des Klimawandels ist die Europäische Union gefordert, den bisher nicht nachhaltigen Energiekorridor zu verlassen und immer stärker auf die erneuerbaren Energien zu setzen. Die Wende in der Versorgung an elektrischer Energie fördert parallel die Schaffung von Tausenden neuer Arbeitsplätze. Die rezent eingeläutete Energiewende – Versorgungssicherheit und Klimaschutz, Ausstieg aus der Atomenergie und erhöhte Nutzung der erneuerbaren Energien – kann jedoch nur durch erhebliche technische und finanzielle Anstrengungen bewältigt werden. Langfristig die karbonfreie Gesellschaft aufbauen, bedingt vor allem eine Verstärkung und den großflächigen Ausbau der Verteilungsnetze der Energieversorgung.
Die Energieerzeugung und den Energieverbrauch optimal abstimmen
Die aktuelle Energieversorgung in den Industrieländern und in einigen aufstrebenden Schwellenländern ist vor allem zentralisiert ausgerichtet. Galt bisher die Aussage: „Man soll die elektrische Energie dann erzeugen, wenn sie gerade gebraucht wird.“ so wird der Leitspruch der intelligentem Energieversorgung nunmehr lauten: „Die elektrische Energie dann verbrauchen, wenn sie gerade erzeugt wird.“ Die Erzeugung der elektrischen Energie erfolgt in wenigen Kraftwerken mit Leistungen von mehreren hundert MW. Die fossilen und nuklearen Energieträger tragen zu 87 resp. 7 Prozent und die erneuerbaren Energien nur zu 6 Prozent an der weltweiten Energieversorgung bei. Es handelt sich bei den zentralen Einheiten in den meisten Fällen um nicht flexible Produktionsanlagen (Kohle- und Atomkraftwerke), deren Leistung nach Möglichkeit konstant gefahren werden muss. Betrachtet man den täglichen Lastgang des Verbrauchs der elektrischen Energie, so erkennt man hohe Schwankungen.
Im Gefolge der anstehenden Umstrukturierung mit hohen Anteilen an erneuerbaren Energien werden neue Kraftwerke benötigt, welche sehr schnell regelbar sind u.a. hocheffiziente Erdgaskraftwerke. Sie müssen dann eingesetzt werden, wenn die Windkraft- und die Solaranlagen keine elektrische Energie zur Verfügung stellen. In der nachhaltigen Energieversorgung unterscheidet man zwischen den grundlastfähigen Produktionseinheiten, beruhend auf der Biomasse, der Wasserkraft sowie der Geothermie sowie der Solarenergie- und Windenergieanlagen, welche als fluktuierende Produktionseinheiten eingestuft sind. Die überschüssige elektrische Energie kann mittels der Speicherung u.a. in den Pumpspeicherkraftwerken über den Weg von elektrischer Spitzenleistung wieder in das Verteilungsnetz gebracht werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die dezentralen Erzeugungseinheiten, beruhend auf den erneuerbaren Energien, über Leistungen von wenigen kW bis hin zu einigen MW verfügen und im gesamten Verteilungsnetz installiert sind. Die nachhaltige Energieversorgung kann aber nur gelingen, wenn das Versorgungsnetz in die Lage versetzt wird, die unregelmäßig anfallende erneuerbare elektrische Energie aus tausenden dezentraler Erzeuger zu integrieren.
Die zukünftige Energiewirtschaft enthält als Rückgrat die flexiblen und intelligenten Stromversorgungsnetze. Als Hauptelement dieser Energiewende erweisen sich die intelligenten Netze. Sie zeichnen sich durch den Einsatz von Informationstechnologien aus, die eine virtuelle Struktur zwischen den dezentralen Produktionseinheiten, dem Verteilungsnetz und den Verbrauchern aufweist. Die interne Organisation entlang der gesamten Wertschöpfungskette bürgt für eine optimale Versorgung, in welche ebenfalls die zukünftige Elektroflotte mit ihren Lithium-Akkumulatoren als Speicher integriert wird, die Rückspeisung der elektrischen Energie aus den Akkumulatoren verdient hohe Beachtung. Die intelligente Energieversorgung zielt somit auf den permanenten Abgleich zwischen der Erzeuger- und der Verbraucherseite ab. In einem Schritt werden neue Mess- und Stromzähler, auch „smart meter“ genannt, bei den Verbrauchern zum Einsatz kommen. Sie werden die benötigten Informationen seitens der Verbraucher und der Erzeuger erhalten, um so die Nutzung von elektrischer Energie in den Geräten während den Spitzenlastzeiten zu vermeiden, die Verbraucher sparen Kosten und die Netze werden intelligenter geführt.
Die Energieeffizienz und der Einsatz der erneuerbaren Energien in Luxemburg
Um den Anteil der erneuerbaren Energien im Energiemix zu erhöhen, ist die Europäische Union gewillt, den Anteil der erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2020 auf 20 Prozent anzuheben. Luxemburg möchte einen Anteil von 11 Prozent an erneuerbaren Energien in der Versorgung mit elektrischer Energie erreichen und die Energieeffizienz um 16 Prozent bis zum Jahr 2016 verringern. Es sei in diesem Zusammenhang auf die rezente parlamentarische Anfrage hingewiesen, laut welcher die luxemburgische Regierung den Bau von 20.000 Photovoltaikanlagen, von 30.000 solarthermischen Anlagen, von 50 Windenergieeinheiten, von 100 Biogasanlagen, von 10.000 Wärmepumpen und von 15 Laufwasserkraftwerken bis zum Jahr 2020 fördern möchte.
Die intelligenten Netze, bedienen sich der bidirektionalen digitalen Kommunikation zwischen den Versorgern und den Verbrauchern, mittels intelligenter Mess- und Überwachungssysteme, sie verbinden binden außerdem die Speichereinheiten und die Umspannwerke. Sie bilden das Rückgrat des zukünftigen carbonfreien Energieversorgungssystems und ermöglichen zusätzlich die Anbindung der onshore- und offshore- Windenergieanlagen sowie der MW-Photovoltaikanlagen. Neben der Nutzung der erneuerbaren Energien mittels den Bürgersolaranlagen und Windenergieparks werden die elektronischen Messgeräte sowie die flexiblen Stromtarife die Menschen zu einer erhöhten Energieeffizienz und Schonung der Energieressourcen verleiten. Das Zusammenwirken der unterschiedlichen Einheiten im gesamten Verteilungssystem wird als virtuelles Kraftwerk bezeichnet, man spricht von einem Näherrücken der .dezentralen Energieproduktion zum Verbraucher.
Die hier beschriebene Weiterentwicklung der Versorgung an elektrischer Energie stellt eine wichtige technologische Voraussetzung zur Erreichung der klima- und energiepolitischen EU-Ziele 2020 dar. Die nachhaltige Gesellschaft aufbauen, heißt demzufolge die bisher betretenen Pfade zu verlassen und neue mit Mut zu beschreiten. Der Aufbau der dezentralen Energieversorgung verlangt die erhöhte Verantwortung des Staates, der Gemeinden, der Unternehmen und der einzelnen Mitbürger, es müssen heute die richtigen Entscheidungen zum Aufbau eines Versorgungssystems getroffen werden, mit dem die aktuelle Generation leben kann und welches die künftigen Generationen auch noch beeinflussen können.