Intelligens hálózat - Az energia átmeneti energiájának reménye

2020-ig a megtermelt villamos energia harmadának megújuló energiákból kell származnia, a nagy szén- és atomerőműveknek addigra le kellett volna mondaniuk. A médiában és a politikában sok szó esik az energiaátmenet magas költségeiről. Miért nem cserélhetjük le csak az energiaforrásokat, és mi változhat az energiaátmenet során?

Régi és új energiaforrások

A mai napig a villamos energiánk nagy részét atomerőművekben és széntüzelésű erőművekben termelték. Ennek energiaforrásai az úgynevezett véges nyersanyagok, amelyekből az emberiség már most is elfogyasztotta a legnagyobb arányt. A fosszilis nyersanyagokból, például a szénből és a lignitből származó energia csak a helytől függően keletkezik, mégpedig ott, ahol nyersanyag-lerakódások vannak. Emiatt a nyert energia nagy távolságokat tesz meg az összes németországi háztartás felé, ahol szuperregionálisan áramlik nagyfeszültségű hálózatokon keresztül, régiónként középfeszültségű hálózatokon keresztül, és ha közvetlenül a háztartásoknak osztják el, kisfeszültségű hálózatokon keresztül. A meglévő nagyfeszültségű vezetékek villamos energiát szolgáltatnak erőművekből Németország-szerte, de a vezetékek ellenállása miatt nagy távolságokból sok energia veszít (forrás: OHG 2020).

A meglévő energiaellátási rendszer másik hátránya a négy legnagyobb villamosenergia-vállalat szabályozása a Németország területén átnyúló vonalakon. Az RWE nyugaton dolgozik, az Eon ellátási zónája Közép-Németország, az EnBw délnyugaton, a Vattenfall pedig keleten. A vonalakra vonatkozó jogok lehetővé teszik az összes villamosenergia-szolgáltató számára a vonalak használatának árainak meghatározását. Az elkerülhetetlen monopolhelyzet különösen megnehezíti a kis megújuló energiával dolgozó áramszolgáltatók bekapcsolását az elektromos hálózatba.

A fosszilis tüzelőanyagok és a megújuló energiaforrások meghatározásában a fő különbség elérhetőségükben rejlik. A fosszilis tüzelőanyagok olyan nyersanyagok a földön, amelyek nem regenerálódnak, ezért szinte teljesen fel vannak használva. A megújuló energiák, amint a neve is mutatja, önmegújítóak és ezért fenntarthatóak. A jövő szempontjából csak rajtuk keresztül tudunk 50 év múlva is energiát termelni.

Természetét tekintve a két energiahordozó különbözik energiasűrűségükben. A nap-, a szél- és a vízenergiának alacsonyabb az energiasűrűsége, mint az atom- és a szénenergiának (forrás: Zeit). Ez bonyolulttá, drágává és hatástalanná teszi a nagyfeszültségű hálózatokba történő betáplálást. Mivel a nap nem mindig süt, és nincs állandó szél, a megújuló energiák kevésbé stabilak, mint a fosszilis tüzelőanyagok. Az energiafogyasztásnak ezért inkább attól kell függenie, hogy mikor áll rendelkezésre, mivel az áram tárolása is nagyon drága. Az energia megfordulásához néhány szokásunknak meg kell változnia.

Az új rendszer előnyei

Még akkor is, ha energiaellátásunk átalakítása bizonyos akadályokkal jár, az eredetileg problematikus állapotok egy része később előnynek bizonyul.

A szél- és napenergia alacsony energiasűrűsége miatt nem ajánlott megújuló energiákat termelni szubregionálisan a központi elhelyezkedésű nagy erőművekben, hanem az energiát helyben kell átalakítani, sok kis erőműre osztva, majd közép- és kisfeszültségű hálózatokon keresztül közvetlenül a fogyasztóhoz kell szállítani . Ez egyrészt természetesen azt jelenti, hogy a kockázatos és környezetre káros atomerőművek és szénerőművek már nem veszélyeztetik bizonyos régiókat. Másrészt ez kiküszöböli a hosszú vonalak miatti energiaveszteség problémáját is, hatékonyabbá téve a termelést. Továbbá, ha a nagyfeszültségű vezetékekre vonatkozó tulajdonjogi igények feloldódnak, az áramtermelők piaca is megnyílik, mivel a négy nagy villamosenergia-termelő árgátai megszűnnek - állítja a Haleakala Alapítvány energetikai tanulmányában. Ez megnyitja az utat sok új játékos előtt, hogy betáplálja villamos energiáját a hálózatba, és felajánlja saját tarifáit. Ez serkenti a versenyt, és hosszú távon alacsonyabb árakhoz is vezethet a fogyasztók számára.

Az energiaátmenet legnagyobb problémájára, a megújuló energiaforrások instabilitására egy olyan megközelítés létezik, amely a teljes elektromos hálózat átalakításával kínál megoldásokat: az intelligens hálózat ötlete.

Intelligens rács

Az intelligens hálózat kifejezés leírja az intelligens hálózati hálózat ötletét, amelynek célja a régi rendszerünk felváltása az energiaátmenet során. Az "intelligens" kifejezés az összes rendelkezésre álló megújuló erőforrás intelligens felhasználását jelenti energiaforrásként, valamint a teljes rendszer fejlesztését, beleértve az energiatermelést, a tárolást, a szállítást és az elosztást, a végfelhasználó általi hatékony felhasználásig.

Az elképzelés a villamosenergia-termelés decentralizálásán alapul, sok kis erőmű felhasználásával, ahol csak villamos energiára van szükség. Ez a projekt csak közép- és kisfeszültségű vezetékek használatát vonja maga után, mivel az áramnak már nem kell nagy távolságokat megtennie az erőművektől a háztartásokig. Minden villamosenergia-fogyasztónak közvetlen közelében lenne több kis erőmű (forrás: Zeit). Ily módon intelligens vezérléssel harmonizálják a termelést és a fogyasztást. Tárolás itt nem lenne szükséges, mivel az áramot csak szükség esetén az egyik helyi erőmű szolgáltatja (forrás: OHG 2020).

A valóságban ez azt jelenti: az erőművek intelligens és összetett hálózatba kapcsolása szükséges. Ennek egyik ötlete például egy "virtuális erőmű" létrehozása az interneten, amely adatokat használ az erőművek és a fogyasztók összekapcsolására és kezelésére. Itt bármikor összegyűjthetők az összes kis erőműből származó információk, és a termelés és a terjesztés a megfelelő helyekre irányítható. A háztartásokban viszont intelligens mérőkkel terjeszthetők információk arról, kinek és mikor van szüksége áramra. Az intelligens villamosenergia-fogyasztásmérők az interneten keresztül továbbítják a megfelelő villamosenergia-követelményeket a kiserőművekhez, és továbbítják az energiát az érintett háztartásoknak. Ezenkívül pontos áttekintést adnak a fogyasztóknak az áramfogyasztásukról, így hatékonyabban lehet megtakarítani az áramot.

Ha az áramot túltermelik anélkül, hogy azonnal felhasználnák, akkor például az elektromos autók szolgálhatnak tárolóként. Túlzott áram esetén automatikusan feltöltik magukat, és biztosítják, hogy az összes keletkezett energiát felhasználják (forrás: zárójelentés moma).

Az intelligens hálózat buktatói

Bármennyire is meggyőző az ideális energiaátmenet gondolata, az oda vezető út bonyolult. Ez azzal a ténnyel függ össze, hogy a leghatékonyabb eljárásokat rövid távon gyakran nehéz végrehajtani, és kockázatosak.

Az olyan kritikusok, mint Albert Moser, az RWTH Aacheni Egyetem Elektromos Rendszerek és Energiagazdaságtan Intézetének vezetője feltételezik, hogy az intelligens hálózatot, és ezáltal a közepes és kisfeszültségű hálózatokon keresztüli decentralizált áramellátást csak vidéki térségekben lehet megvalósítani (forrás: Zeit). A nagyvárosoknak viszont mindig több áramra van szükségük, mint amennyit közvetlenül elő lehet állítani. Az áramigény kielégítése érdekében más területekről kellene áramot szolgáltatni; az átviteli hálózatok bővítése ezért elengedhetetlen.

Ezen túlmenően az intelligens hálózat műszaki megvalósíthatósága gyakran kétséges. Például az internet és a számítógépek szükséges kapacitása, amelyeknek rögzíteniük és feldolgozniuk kell az intelligens mérőktől és a virtuális erőművekből származó adatokat, ismételten problémákat okoznak. Az internetes kapcsolatok a modellrégiókban még mindig túl gyengének bizonyultak. Ha az adatmennyiség túl nagy, akkor megszakadnak (forrás: Zeit). A szövetségi kormány szerint továbbra is hiányzik a rugalmasság az erőművek bekapcsolása és leválasztása, a kis erőművekkel való nagyméretű lefedettség és a további tárolási lehetőségek tekintetében, például elektromos autókon keresztül. A villamos energia tarifafüggő felhasználása esetén felmerül a kérdés, hogy az intelligens mérőkkel való országos ellátás reális-e, és a fogyasztók elfogadják-e. (Forrás: Gazdasági hét). Az Európai Bizottság Mercé griera-i-Fisa is attól tart, hogy az új készülékek maguk is annyi áramot tudnak fogyasztani, amennyit spórolnak, és hogy semmit sem lehetne elérni az intelligens hálózatra való áttéréssel.

Tehát hogyan közelíti meg a politika a kihívásokat annak érdekében, hogy az energetikai átmenetet mindenképpen előrelendítse?

Intelligens hálózat - politikai kihívás

Bármennyire is jó lenne, ha mindenki egy éjszakán át élne egy rendkívül hatékony házban, vezethetne elektromos autót, és az elektromos áram hozzá közvetlenül a sarkon lévő legközelebbi kis erőműből származik, sajnos ez csak darabonként lehetséges. Annak érdekében, hogy Németországot az energiaátmenet alatt is folyamatosan, biztonságosan és meghibásodások nélkül biztosítsák villamos energiával, 2022-re a megújuló energia nagy részét az észak-németországi központilag előállított szélenergia adja. A tudományos beszédben a szélerőművek a centralizált és a decentralizált energiatermelés határán állnak. Különösen a nagy szélerőműparkokat, amelyek Németország nagy részét ellátják, és amelyek energiájának nagy távolságokat kell megtennie, egyrészt biztonságos energiaszolgáltatónak tekintik, másrészt a Haleakala Alapítvány energetikai tanulmánya őket kritikának tekinti, mivel a nagyfeszültségű hálózatok szükséges használatát hozzá kell igazítani az új követelményekhez. válni kell. Emiatt a szövetségi kormány összesen 2800 km új nagyfeszültségű hálózat kiépítését tervezi Németországban és 2900 km régi vonalak megújítását (forrás: Die Welt). Ebből 200 km már megtörtént.

Egy másik átmeneti megoldás az erőművek háztartásokkal és egymással való hálózatba kapcsolására vonatkozik. Mindaddig, amíg a virtuális erőmű még nem létezik, és nem lehet megjósolni, hogy pontosan mikor és hol lesz szükség villamos energiára, a csúcsidőkből származó energiát tárolni kell, hogy azt szünetben fel lehessen használni. Ez a tároló még jobb technológiát és további kutatásokat igényel, amelyekbe a szövetségi kormány 200 millió eurót fektetett be 2014-ig. Abban az esetben, ha a tárolás nem elegendő, új erőműveket kutatnak, amelyeknek különösen rugalmasaknak kell lenniük annak érdekében, hogy rövid időn belül beindíthassák és felhasználhassák további energiájukat (forrás: szövetségi kormány).

Ugyanilyen fontos lépésnek tűnik azonban a társadalmi újragondolás megindítása. Nem eléggé elterjedt annak tudata, hogy éghajlatváltozás idején sürgősen át kell állni a megújuló energiákra. Jelenleg úgy tűnik, hogy elképzeléseinkkel megelőzzük a technológiákat, ezért nagy jelentőséggel bír a megújuló energiával kapcsolatos modellek intenzív kutatása. Ha ezt megvalósítjuk, semmi sem áll az intelligens hálózat útjában!

Források és linkek

Tanulmány: Az energiatárolás, az elosztott termelés és a mikrorácsok esete, IEEE 2012
A projekt honlapja: A decentralizált áramtermelés előnyei
Tanulmány: Energiatanulmány, Haleakala Alapítvány 2014
Buchholz, Dr. Bernd-Michael: Intelligens rácsok - a látástól a valóságig, EZT
Tanulmány: Mannheim, E Energie 2013 zárójelentésű város
Alexander Demling: Intelligens villanyórák: mosás, ha süt a nap, Spiegel Online 2013
Benjamin Reuter: Intelligens hálózatok: Ők az energia-átfordulás csodaszere? 2013. gazdasági hét
Asendorpf Dirk: Okos erővel, 2013-as idő
Schultz Stefan: Tervezett uniós irányelv: Az energetikai átmenetnek még mindig van jövője, Spiegel Online 2013
Szövetségi kormány: energetikai átmenet
e-politika: érdemes tudni

Szerző: Henriette Schmidt, a RESET szerkesztői csoportja/2014