Notwendig werden Smart Grids, da durch die Marktliberalisierung (Link zu Kapitel „Der liberalisierte Markt) und vor allem durch den Ausbau erneuerbarer Energiequellen neue Anforderungen entstehen.

Die Energieerzeugung aus Solar- und Windanlagen ist starken Schwankungen unterworfen, die durch andere Stromquellen, (aus Spitzenlastkraftwerke), vorwiegend Wasserkraft, aber auch kalorischen Kraftwerken, zeitnah abgedeckt werden müssen. Dazu kommt, dass der Konsument der Zukunft auch zum Stromerzeuger wird und seine überschüssige Energie ins Netz speisen will. Smart Grids werden auch hier die Steuerung übernehmen.

Laut einer Studie von Booz & Co soll der Aufbau von Smart Grids in Österreich 6 Milliarden Euro kosten. Gut angelegtes Geld, denn laut Berechnungen der TU Wien zieht alleine eine Stunde Black-out volkswirtschaftliche Kosten von 40 Millionen Euro nach sich.

Moderne Metropolen benötigen allerdings intelligente Netze, die zur Steuerung verschiedenster Technologien, vor allem im Bereich der Energieversorgung, eingesetzt werden. Der Grund: Intelligent gebaute Häuser werden in Zukunft dank Photovoltaik, thermischer Solarpaneele, Erdwärme und Windenergie mehr Energie erzeugen, als die Nutzer für Heizung, Kühlung, Beleuchtung und Technik benötigen. Die überschüssige Energie wird in intelligente Stromnetze eingespeist, welche sie an gerade aktive Verbraucher in der Nähe verteilen. Intelligente Gebäude lassen sich mit Elektromobilität verknüpfen, denn die Batterien der E-Fahrzeuge sind mögliche Speicher für Überschusskapazitäten. Ziel ist es, bei der Energieversorgung von Ballungszentren erneuerbare Energie auszubauen und auf vorhandene Abwärmepotenziale sowie höchste Wirkungsgrade zurückzugreifen.

Bei Power-to-Gas greifen mehrere Technologien ineinander. Mithilfe von Strom aus Wind und Sonne wird in einem Elektrolyseur Wasserstoff erzeugt, der in weiterer Folge mit Kohlendioxid in Methan umgewandelt wird. Das dadurch produzierte „erneuerbare Gas“ kann in die Gasnetze geführt, gespeichert und bei Bedarf wieder in Strom umgewandelt werden. Weiters kann das synthetische Gas fossile Kraftstoffe im Bereich Mobilität (Wasserstofftankstellen) ersetzen, als Brennstoff für die Wärmeversorgung dienen oder in Industrieprozessen eingesetzt werden.

Was die Wirtschaftlichkeit betrifft sind nicht nur die Standortwahl (Anbindung zu Strom- und Gasnetz, Nähe zu potenziellen Abnehmer), sondern vor allem die Investitionskosten und der Wirkungsgrad entscheidend. Bislang liegen die Investitionskosten zwischen 2.500 und 3.500 Euro pro Kilowatt elektrischer Leistung – bei einem Wirkungsgrad von 44 bis maximal 86 Prozent. Bis zu vollständigen Marktreife müssen diese Parameter noch optimiert werden.

In Österreich gibt es bereits einige Power-to-Gas-Anlagen sowie Forschungsvorhaben zur unterirdischen Speicherung des synthetischen Gas. 2015 waren in Deutschland 20 Anlagen im Betrieb, weitere 10 Projekte sind derzeit geplant oder gebaut. Erwartungen zur weiteren Entwicklung?

Deshalb stellen sie für die heimische Versorgungssicherheit nach wie vor einen elementaren Schlüsselfaktor dar. Österreichs Energieversorger bauen daher die Leistung der heimischen Pumpspeicherkraftwerke konsequent aus. Derzeit sind Speicheranlagen mit einer Leistung von rund 2.000 MW in Ausführung bzw. in Verfahren, weitere Projekte in gleichem Ausmaß in Planung. Insgesamt wird die Pumpspeicherleistung in Österreich mittelfristig auf über 11.000 MW anwachsen.

Laut einer aktuellen Studie von Booz & Co sind bis 2020 rund 7 Milliarden Euro für die Instandhaltung und den Ausbau der Netzinfrastruktur notwendig. Dazu kommen noch weitere Investitionen, welche heimische Netzbetreiber im Zuge der Neugestaltung des europäischen Verbundnetzes tätigen müssen. Neben der Sicherheit bei der Gestaltung des Netzentgeltes bilden daher auch verkürzte Verfahrensdauern sowie eine Anpassung der Regulierungsperioden bei Leitungsprojekten die Basis für eine sichere und zukunftsträchtige Energieversorgung Österreichs.

Alle Strommarktlieferanten dürfen gleichberechtigt ihre Kilowattstunden über die österreichischen Stromnetze liefern. Das dafür anfallende Netzentgelt wird vom Regulator festgelegt und ist seit dem Start der Strommarkt-Liberalisierung um 28,1 Prozent gesunken. Trotzdem haben die Netzbetreiber in dieser Zeit über fünf Milliarden Euro in ihre Infrastruktur investiert.

Es sind auch in den kommenden Jahren und Jahrzehnten massive Investitionen in die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien sowie in die Netzinfrastruktur notwendig, um die Klimaschutzziele der EU zu erreichen. Voraussetzung dafür ist, dass die E-Wirtschaft in der Politik einen verlässlichen Partner findet und geeignete Rahmenbedingungen zur Umsetzung dieser Vorhaben geschaffen werden.

Da sich die meisten der großen Verbraucherzentren nicht in unmittelbarer Nähe zu den Wind- und Solarparks befinden, bedingt die Energiewende auch einen kontinuierlichen Ausbau des europäischen Leitungsnetzes, dem sich Österreich als eines der wichtigsten Stromtransitländer Europas nicht verwehren kann. Österreichs Netzbetreiber benötigen zur Umsetzung der durch diese Veränderungen am europäischen Strommarkt auf sie zukommenden Herausforderungen geeignete Rahmenbedingungen und einen verlässlichen Partner in der Politik.

Österreich hat ein hohes Potenzial für die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien. Bis zum Jahr 2030 können die erneuerbaren Energien im Stromsektor um weitere 20 Milliarden Kilowattstunden ausgebaut werden, wodurch zu diesem Zeitpunkt ein Nutzungspotenzial an „grüner“ Energie von 72 Milliarden Kilowattstunden zur Verfügung stehen würde. Jeweils ca. ein Drittel des zusätzlichen Stroms aus erneuerbaren könnte dabei auf Wasserkraft, Windenergie und Sonnenergie entfallen. Wasserkraft bleibt aber in den kommenden Jahrzehnten die Hauptstütze der österreichischen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Die Energiewirtschaft hat zur Sicherung der österreichischen Stromversorgung aus heimischer Erzeugung bei Wasserkraft, thermischen Kraftwerken, Windkraft, Biomasse und Photovoltaik bis zum Jahr 2020 ein Investitionsvolumen von acht Milliarden Euro in Planung, Verfahren und Bau.

Ohne die Einbindung dieser lokalen Erzeuger, etwa Kleinwasser- oder Biomassekraftwerken, werden sich die ehrgeizigen Ziel des EU-Klimagipfel 2014 (40 Prozent weniger CO2, 27 Prozent erneuerbare Energieträger an der Energieerzeugung sowie 27% Energiesparen – bis 2030) in Österreich nur sehr schwer realisieren lassen. Schon jetzt steht fest, dass Österreich die bis 2020 gesetzten Klimaschutzziele nicht erreichen wird.* Erneuerbare Energie wird in Österreich vorwiegend im klein strukturierten lokalen Bereich gewonnen, sei es durch Windkraft, Photovoltaik oder Biomasse. Die dezentrale Einspeisung dieser Energie in die Netze setzt „Smart Grids“ voraus, in denen sämtliche verteilungstechnisch relevanten Daten über den Stromfluss in Echtzeit und hoher zeitlicher Auflösung erfasst werden können. Für die Endkonsumenten bedeutet das auch die Einführung von „Smart Meters“, cleveren Messgeräten, die anhand eines langfristigen Vergleichs des Stromverbrauchs verlässliche Verbrauchsprognosen an die Netzbetreiber liefern, aber auch den Konsumenten ermöglichen, via Internet dann Strom in Schwachlastzeiten abzurufen, wenn er gerade günstig ist.

Weitere Möglichkeiten des Smart Grids liegen beispielsweise in der Integration von Elektrofahrzeugen in die „klugen“ Stromnetze. Da jedes Auto durchschnittlich 23 Stunden pro Tag ungenützt herumsteht, könnten die Batterien als variable Stromspeicher genutzt werden.

* Quelle: diepresse.com

Die kalorischen Kraftwerke sind mit einem Anteil von derzeit 17,4 Prozent das zweite Standbein der heimischen Energieproduzenten. Hier geht die Tendenz seit Jahren in die Erhöhung der Energieeffizienz und den Umstieg auf umweltfreundlichere Gaskraftwerke und den verstärkte Einsatz von Biomasse. Dazu kommt der wachsende Anteil den alternative Energieträger – vor allem die Windkraft – zum heimischen Energiemix beisteuern. 2015 betrug dieser laut Statistik Austria 4,2 Prozent, soll aber in den kommenden 20 Jahren auf 10 Prozent steigen. Bei der Wasserkraft ist das Ausbaupotenzial mit bis zu sieben Terrawattstunden ungleich größer.

Da die kalorischen Kraftwerke als Backup für die witterungsabhängig funktionierende Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenkraft auch in Zukunft notwendig sein werden, dort aber durch eine laufende Steigerung der Energieeffizienz starkes Einsparungspotenzial an fossilen Brennstoffen herrscht, bleibt eine völlige Energieautonomie Österreichs bei der Stromerzeugung ein Projekt für die kommenden Jahrzehnte.

Der Fokus auf den Ausbau erneuerbarer Energiequellen ist notwendig, ebenso die Auseinandersetzung mit den daraus resultierenden Herausforderungen. Strom aus Wind- und Sonnenkraft ist schwer steuerbar. Nicht zu vergessen ist die Unmenge an Energie, die nicht genutzt und gespeichert werden kann und somit verloren geht. Hier kommt das Gas ins Spiel. Es beweist seine Qualitäten als verlässlicher, weil steuer- und speicherbarer Partner der Erneuerbaren. Die Power-to-Gas Technologie basiert konkret auf der Speichermöglichkeit von Gas. Hier wird mit Strom aus erneuerbaren Quellen mittels Elektrolyse synthetisches Erdgas erzeugt. Diese neue Technologie zielt darauf ab, das gewonnene Gas entweder zu speichern, ins Erdgasnetz einzuspeisen oder für andere Zwecke (Mobilität, Industrie) zu nutzen. Damit kann zukünftig nicht nur die Versorgungssicherheit mit Erdgas verbessert, sondern vor allem regenerative Energie aus der Region gespeichert und sinnvoll ausgeschöpft werden. In Österreich gibt es bereits mehrere Power-to-Gas Anlagen, wie z.B. jene mit dem Energy Globe ausgezeichnete Pilotanlage in Haid/Oberösterreich, die mit Sonnenstrom Erdgas erzeugt. Auch in Auersthal/Niederösterreich läuft seit dem heurigen Sommer die Pilotanlage „Wind2Hydrogen“, die sich auf Basis von Windstrom mit der Neuentwicklung eines flexiblen Hochdruck-Elektrolyseurs beschäftigt. Im Umfeld einer Power-to-Gas Anlage kann der Ausbau von Windenergie und Photovoltaik zügig weitergehen, ohne auf die elektrischen Überlandleitungen warten zu müssen. Dies beschleunigt wiederum den Ausbau der Erneuerbaren. Bislang ist die Power-to-Gas Technologie für eine flächendeckende kommerzielle Nutzung noch nicht ausgereift. Bis dahin wird die Erdgasnutzung als Brückenlösung weiter eine wesentliche Rolle spielen. Umso wichtiger ist es, die Versorgungssicherheit mit dieser Ressource zu gewährleisten.