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Digitalisierung der Länder NRW gründet Initiativen für eine vernetzte Energie-Infrastruktur

Zahlreiche Initiativen schauen sich für das Land Nordrhein-Westfalen den Energiemarkt an - denn das Land kann bislang kaum zur Energiewende beitragen.

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Auch am Energie-Campus

Der erste Teil der Energiewende – der Ausbau der erneuerbaren Energien – gilt bereits als historisches Ereignis. Mit dem Beschluss, aus der Kernenergie auszusteigen, machte sich Deutschland international zu einem Pionier. Doch ob die Energiewende als erfolgreich in die Geschichte eingehen wird, hängt vom zweiten Teil ab: der Digitalisierung. Und in der ist Deutschland allgemein nicht gerade Vorzeige-Beispiel.

Ein Drittel des Stroms und ein Sechstel des gesamten Energieverbrauchs stammen inzwischen aus erneuerbaren Energien. Bis 2050 sollen es 80 Prozent des Stroms sein. Doch technisch ist das nicht ganz einfach umzusetzen, schließlich schwankt die Erzeugung durch Sonne und Wind. Zudem kommt die erneuerbare Energie statt von wenigen Großkraftwerken von vielen Mini-Erzeugern. Aktuell 1,5 Millionen, so der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW). Darunter auch etliche Privathaushalte.

Diese koppeln immer öfter Solar-Panels auf dem Dach mit Speicher-Batterien im Keller. "Die Zahl installierter Speicher wird sich im Zweijahresturnus verdoppeln", schätzt der Bundesverband Solarwirtschaft. Damit werden die einstigen Konsumenten zu Prosumern: zu Selbstversorgern und Produzenten, die auch Energien ins Netz einspeisen statt sie nur zu entnehmen.

Das Problem: Diese kleinen Einheiten müssen zu größeren virtuellen Kraftwerken zusammengepuzzelt werden, um Strom verlässlich bereitzustellen. Oder zu Micro Grids, also kleinen regionalen Selbstversorger-Netzwerken. Dafür braucht man jedoch genaue Daten, wer wann wo wie viel Strom erzeugt und entnimmt. Die Lösung: intelligente Stromzähler (Smart Meter), intelligente Netze (Smart Grids) und Smart Home-Geräte. Informationstechnik und Energie wachsen zusammen; Kilowatt und Kilobytes gehen künftig Hand in Hand.

Stromsektor könnte erste voll digitalisierte Branche werden

Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel geht davon aus, dass "der Stromsektor der erste voll digitalisierte Sektor unserer Volkswirtschaft wird". Laut dem Beratungsunternehmen PricewaterhouseCoopers muss die traditionelle Energiewirtschaft akut handeln, wenn sie nicht von Start-ups und ehemals branchenfremden Großunternehmen verdrängt werden will.

Gerade Nordrhein-Westfalen mit seinen Big Player-Energiekonzernen und dem qualmenden Ruhrgebiet sieht sich vor neuen Herausforderungen. Immerhin verbraucht das Bundesland ein Drittel des deutschen Industriestroms, fördert aber (bisher) vor allem Stein- und Braunkohle.

Um die Zukunftsfähigkeit der Industrie dauerhaft zu sichern, hat das Land in den Industriepolitischen Leitlinien versprochen, "die Digitalisierung der Energieversorgung systematisch voranzutreiben". Das Versprechen löst das Wirtschafts- und Energieministerium (MWEIMH) nun unter anderem damit ein, eine Forschungskooperation namens SmartEnergy NRW zu unterstützen. Unter Federführung der Technischen Hochschule (TH) Köln und der Universität Münster wollen sich Forscher und Unternehmen vernetzen und gemeinsam Ideen für eine digitalisierte Energiewirtschaft erarbeiten.

"NRW kann nicht so stark beim Ausbau der erneuerbaren Energien profitieren, da wir weniger Wind haben als Norddeutschland und weniger Sonne als der Süden", sagt der volkswirtschaftliche Leiter der Kooperation, Andreas Löschel. "Zur Stärke der Region könnte es aber werden, die erneuerbaren Energien in Unternehmen und Haushalte zu integrieren." Löschel ist Professor an Universität Münster und leitet zudem die Expertenkommission, die für die Bundesregierung den jährlichen Monitoringbericht der Energiewende erstellt.

Das Kraftwerk im Keller: Share-Economy für Energie

Die Digitalisierung ist für den Erfolg NRWs laut Löschel besonders bedeutend. Die Forschungskooperation will sich vor allem der Wirtschaftlichkeit von virtuellen Kraftwerken, Micro Grids und Smart Metering widmen. "Ob sich die Digitalisierung etwa bei den Haushalten aktuell bereits ökonomisch lohnt, ist fraglich", meint Löschel. Die möglichen Margen am Energiemarkt seien aktuell klein. Geschäftsmodelle, die sich der schwankenden Netzauslastung widmen, würden erst mit noch größerem Anteil der erneuerbaren Energien und flexibleren Netzentgelten lukrativ.

Smart Metering soll schließlich nicht nur den Erzeugern Transparenz bringen, sondern auch Verbraucher mit flexiblen Stromtarifen (Stichwort Strommarkt 2.0) dazu einladen, vor allem dann Strom zu verbrauchen, wenn es wenig andere Menschen tun, zum Beispiel nachts, und somit Überlastung verhindern. Zudem fühlen sich Verbraucher, die genau sehen, wie viel Energie Waschmaschine, Fernseher und Toaster jeweils verbrauchen, dadurch zum Stromsparen motiviert, so die Hoffnung.

Ob die Hoffnung überhöht ist, möchte Löschel mit einem Feldexperiment herausfinden. Bei einer ähnlichen Studie aus Großbritannien hat sich gezeigt, dass dortige Privathaushalte intelligente Stromzähler einbauen, weil sie hoffen, durch geringeren Stromverbrauch auch finanziell sparen zu können – und dabei das Potenzial dramatisch überschätzen.

Zudem sprang der Funke zum Energiesparen bei den wenigsten auf andere Lebensbereiche über. Dass eine flächendeckende Installation von Smart Metern auch in Deutschland ökonomisch (noch) nicht sinnvoll ist, schlussfolgerte 2013 Ernst & Young mit einer Szenarienrechnung. Ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt mit einem jährlichen Stromverbrauch von 4.800 Kilowattstunden spart demnach etwa 27 Euro pro Jahr. Doch wie reagieren Verbraucher tatsächlich?

Zunächst ein Jahr lang Vorarbeit

Die genauen Forschungsfragen von SmartEnergy NRW stehen allerdings noch nicht fest. Sie sollen erst in den nächsten Monaten erarbeitet werden. Die Kooperation ist zunächst eine Vorarbeit, beschränkt auf ein Jahr. Von den Geldern des Ministeriums (etwa 120.000 Euro) werden noch keine konkreten Forschungsvorhaben finanziert, sondern zunächst zwei Mitarbeiterstellen. Erst nach dem Jahr werden Löschel und seine Kollegen mit konkreten Projekten loslegen können. Das Ministerium rechnet aber offenbar mit direkten Ergebnissen: "Wir hoffen, dass sich aus diesem Jahr nicht nur Forschungsideen ergeben, sondern auch Firmenkooperationen", sagt die zuständige Sachbearbeiterin im NRW-Wirtschaftsministerium, Nicole Hilger.

Mit der gleichen Motivation hatte das Ministerium vor gut einem Jahr das "Netzwerk Energiewirtschaft – Smart Energy" gegründet. Es soll die Geschäftschancen der nordrhein-westfälischen Energie-Unternehmen verbessern und dafür Wirtschaft und Wissenschaft verbinden. Die neue Forschungskooperation arbeitet hier quasi mit Forschungsergebnissen zu.

Neben der Uni Münster und der TH Köln als koordinierende Organisation haben sich der Forschungskooperation bereits die TH Dortmund, die Universität zu Köln, das Wuppertal Institut, das Forschungszentrum Jülich und die Universität Duisburg-Essen angeschlossen. Darüber hinaus haben laut Löschel bereits mehrere Unternehmen Interesse an einer Mitarbeit signalisiert, unter anderem der Versorger Rheinenergie, die Stadtwerke Münster, und Grünspar. Letzteres war im vergangenen Sommer zu 90 Prozent vom Oldenburger Energiekonzern EWE übernommen worden.

Vernetzung von Netzwerken

Aktuell reisen Löschel und sein Kollege Thorsten Schneiders von der TH Köln durch NRW, um weitere Projektpartner aus Wirtschaft und Wissenschaft ins Boot zu holen. Praktischerweise müssen sie dabei nicht mit Einzelakteuren sprechen. Denn in NRW existieren bereits mehrere Netzwerke mit dem Ziel, Wissenschaft und Wirtschaft in der Energiebranche zusammenzubringen.

Etwa das Cluster EnergieForschung NRW, kurz CEF. Offenbar bedeutender Unterschied der Parallelinstitution: Statt vom Wirtschaftsministerium wurde es vom Wissenschaftsministerium angestoßen. Auch das Umweltministerium war nicht untätig und hat das Cluster Energie Region NRW initiiert. Darüber hinaus sind die Akteure bereits zu speziellen Fragestellungen in den virtuellen Instituten "Transformation – Energiewende NRW" und "Strom zu Gas und Wärme" sowie im Competence Center for Cyber Physical Systems (CPS) vernetzt. Die neue Kooperation soll nun die jeweiligen Smart Energy-Kompetenzen herausfiltern. Daher ist sie teilweise eine Vernetzung von Netzwerken.

Smart Energy im Rest der Republik

Modellprojekte und Kooperationen zur Smart Energy gab und gibt es auch in anderen Teilen Deutschlands. Unter dem Titel "E-Energy – smart Energy made in Germany" hat der Bund zwischen 2008 und 2013 60 Millionen Euro in sechs Pilotprojekte investiert. Darunter auch die NRW-Projekte Smart-Watts und E-DeMa. Sechs weitere Smart-Grid-Modelprojekte stehen seit 2015 im Fokus des Förderprogramms "Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende" (SINTEG). Zudem hat die Deutsche Energie-Agentur (Dena) im Januar die Plattform Digitale Energiewelt gegründet.

Für Löschel kein Grund gegen die neue NRW-Kooperation: "Die Energiewelt wird sich sehr schnell digitalisieren und alle wissen, dass große Umbrüche kommen." Welche Geschäftsmodelle sich dabei durchsetzen werden sei aber unklar. "Es gibt viele offene Forschungsfragen."

Start-ups als Vorbild der Forschung?

Trotz offener Fragen kann das Land um Rhein und Ruhr bereits einige Geschäftsideen vorzeigen (wie fast alle anderen Bundesländer). Das Kölner Start-up Next Kraftwerke vernetzt kleine Stromerzeuger und war 2014 für den deutschen Gründerpreis nominiert. Das Aachener Unternehmen Devolo widmet sich der Datenkommunikation im Smart Grid. Eine inzwischen gängige Datenschnittstelle namens EEBus wurde im Rahmen von Smart Watt entwickelt. Und Greenpocket, ebenfalls aus Köln, sorgt mit Software und Apps, die den eigenen Energieverbrauch visualisieren, schon seit einigen Jahren für Aufsehen.

Auch die Energie-Riesen RWE und E.on experimentieren längst mit Smart Energy-Techniken. Sie beteiligen sich an Start-ups oder haben eigene Kreativ-Dependancen eingerichtet. Im Fall der Digitalisierung vielleicht nicht nur die schnellere Lösung, sondern angesichts des unsicheren und sich schnell wandelnden Umfelds auch die effizienteste.

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