Rețea inteligentă - Speranța energiei de tranziție energetică

Până în 2020, o treime din energia electrică generată ar trebui să provină din energii regenerabile; marile centrale cu cărbune și nucleare ar fi trebuit să abdice până atunci. Se vorbește mult în mass-media și în politică despre costurile ridicate ale tranziției energetice. De ce nu putem schimba doar sursele de energie și ce va trebui să se schimbe odată cu tranziția energetică?

Vechi vs. Noi surse de energie

Până în prezent, cea mai mare parte a electricității noastre a fost generată în centrale nucleare și pe cărbune. Sursele de energie pentru aceasta sunt așa-numitele materii prime finite, din care omenirea a consumat deja cea mai mare proporție. Energia din materii prime fosile, cum ar fi cărbunele tare și lignitul, este generată numai în funcție de locație, și anume acolo unde există depozite de materii prime. Din acest motiv, energia obținută parcurge distanțe mari în drumul său către toate gospodăriile din Germania, unde curge supra-regional prin rețele de înaltă tensiune, regional prin rețele de medie tensiune și, atunci când este distribuită direct către gospodării, prin rețele de joasă tensiune. Liniile existente de înaltă tensiune furnizează energie electrică de la centralele electrice din Germania, dar o mare cantitate de energie se pierde pe distanțe mari datorită rezistenței liniilor (sursă: OHG 2020).

Un alt dezavantaj al sistemului existent de furnizare a energiei este regula celor mai mari patru companii de electricitate asupra liniilor care se întind în Germania. RWE lucrează în vest, Eon are Germania ca centru de aprovizionare, EnBw lucrează în sud-vest și Vattenfall în est. Drepturile asupra liniilor vă permit să stabiliți prețurile pentru utilizarea liniilor pentru toți furnizorii de energie electrică. Poziția inevitabilă a monopolului face dificilă includerea în rețeaua electrică a furnizorilor mici de energie electrică, care lucrează adesea cu energii regenerabile.

Principala diferență în definiția combustibililor fosili și a surselor regenerabile de energie constă în disponibilitatea acestora. Combustibilii fosili sunt materii prime pe pământ care nu se regenerează și, prin urmare, sunt aproape complet consumate. După cum sugerează și numele, energiile regenerabile se auto-reînnoiesc și, prin urmare, sunt durabile. În ceea ce privește viitorul, numai prin ele putem genera energie peste 50 de ani de acum înainte.

Din punct de vedere al naturii, cei doi purtători de energie diferă prin densitatea lor de energie. Puterea soarelui, eolianului și apei au o densitate de energie mai mică decât cea nucleară și cea pe cărbune (sursă: Zeit). Acest lucru face ca alimentarea în rețelele de înaltă tensiune să fie complicată, costisitoare și ineficientă. Deoarece soarele nu strălucește întotdeauna și, de asemenea, nu există vânt constant, energiile regenerabile sunt mai puțin stabile decât combustibilii fosili. Prin urmare, consumul de energie trebuie să depindă mai mult de momentul în care este disponibilă, deoarece stocarea energiei electrice este, de asemenea, foarte costisitoare. Pentru o tranziție energetică, unele dintre obiceiurile noastre vor trebui să se schimbe.

Avantajele noului sistem

Chiar dacă conversia sursei noastre de energie este legată de unele obstacole, unele dintre circumstanțele problematice inițiale se dovedesc a fi avantaje mai târziu.

Datorită densității scăzute a energiei eoliene și solare, este recomandabil să nu generați energii regenerabile supraregional în centralele mari amplasate central, ci să convertiți energia local, împărțită în multe centrale mici și apoi să o transportați direct către consumator prin rețele de medie și joasă tensiune. . Pe de o parte, desigur, aceasta înseamnă că centralele nucleare și pe cărbune riscante și dăunătoare mediului nu mai pun în pericol anumite regiuni. Pe de altă parte, acest lucru elimină și problema pierderii de energie datorată liniilor lungi, făcând generarea mai eficientă. Mai mult, dacă pretențiile de proprietate asupra liniilor de înaltă tensiune sunt dizolvate, piața generatorului de energie electrică se va deschide și, deoarece obstacolele de preț ale celor patru mari generatoare de electricitate vor fi eliminate, potrivit Fundației Haleakala în studiul său energetic. Acest lucru deschide calea multor jucători noi pentru a-și alimenta energia electrică în rețea și a oferi propriile tarife. Acest lucru stimulează concurența și, pe termen lung, poate duce și la scăderea prețurilor pentru consumatori.

Pentru cea mai mare problemă a tranziției energetice, instabilitatea surselor regenerabile de energie, există o abordare care oferă soluții prin restructurarea întregii rețele electrice: ideea rețelei inteligente.

Retea inteligenta

Termenul Rețea inteligentă descrie ideea unui sistem inteligent de rețea electrică care este destinat să înlocuiască vechiul nostru sistem în cursul tranziției energetice. Prin „inteligent” se înțelege utilizarea inteligentă a tuturor resurselor regenerabile disponibile ca surse de energie, precum și îmbunătățirea sistemului general, inclusiv generarea de energie, stocarea, transportul și distribuția până la utilizarea eficientă de către utilizatorul final.

Ideea se bazează pe descentralizarea producției de energie electrică prin utilizarea multor centrale mici, oriunde este nevoie de energie electrică. Acest proiect implică utilizarea numai a liniilor de medie și joasă tensiune, deoarece electricitatea nu mai trebuie să parcurgă distanțe mari de la centrale la gospodării. Fiecare consumator de energie electrică ar avea mai multe centrale mici în imediata vecinătate (sursă: Zeit). În acest fel, generarea și consumul ar fi armonizate printr-un control inteligent. Depozitarea nu ar fi necesară aici, deoarece energia electrică ar fi furnizată doar de una dintre centralele locale atunci când este necesar (sursa: OHG 2020).

În realitate, acest lucru înseamnă: este necesară o rețea inteligentă și complexă a centralelor electrice. O idee pentru aceasta este de ex. crearea unei „centrale electrice virtuale” pe Internet, care utilizează date pentru conectarea și gestionarea centralelor electrice și a consumatorilor. Aici, informațiile de la toate centralele electrice mici ar putea fi colectate în orice moment și producția și distribuția direcționate către locațiile potrivite. Pe de altă parte, în gospodării, informații despre cine are nevoie de energie electrică și când pot fi difuzate prin contoare inteligente. Contoarele inteligente de electricitate transmit cerințele respective de energie electrică către centralele mici de energie prin Internet și transmit energia către gospodăriile relevante. De asemenea, oferă consumatorilor o imagine de ansamblu precisă a consumului lor de energie electrică, astfel încât energia electrică să poată fi economisită mai eficient.

Dacă electricitatea este supraprodusă fără a fi utilizată imediat, de ex. Mașinile electrice servesc drept depozit. Aceștia s-ar încărca automat în caz de exces de energie electrică și s-ar asigura că toată energia generată este utilizată (sursa: raportul final moma).

Capcanele rețelei inteligente

Oricât de concludentă ar fi ideea tranziției energetice ideale, calea de a ajunge acolo este complicată. Acest lucru are legătură cu faptul că cele mai eficiente proceduri sunt adesea dificil de implementat pe termen scurt și sunt riscante.

Critici precum Albert Moser, șeful Institutului pentru Sisteme Electrice și Economie Energetică de la Universitatea RWTH Aachen, presupun că o rețea inteligentă și, astfel, alimentarea descentralizată prin rețele de medie și joasă tensiune, poate fi implementată doar în zonele rurale (sursa: Zeit). Orașele mari, pe de altă parte, au întotdeauna nevoie de mai multă energie electrică decât poate fi generată direct. Pentru a acoperi în continuare cererea de energie electrică, electricitatea ar trebui furnizată din alte zone; o extindere a rețelelor de transmisie este deci esențială.

Fezabilitatea tehnică a rețelei inteligente este, de asemenea, adesea pusă la îndoială. De exemplu, capacitățile necesare ale internetului și computerelor, care trebuie să înregistreze și să proceseze datele obținute de la contoare inteligente și centrale electrice virtuale, cauzează în mod repetat probleme. Conexiunile la internet în regiunile model s-au dovedit încă a fi prea slabe. Dacă cantitatea de date este prea mare, acestea se întrerup (sursa: Zeit). Potrivit guvernului federal, există încă o lipsă de flexibilitate în ceea ce privește conectarea și deconectarea centralelor electrice, acoperirea pe scară largă cu centrale electrice mici și opțiunile de stocare suplimentare prin ex. Mașini electrice. Odată cu utilizarea energiei electrice dependente de tarif, se pune întrebarea dacă aprovizionarea la nivel național cu contoare inteligente este realistă și ar fi acceptată de consumatori. (Sursa: Săptămâna economică). Mercé griera-i-Fisa de la Comisia UE se tem, de asemenea, că noile dispozitive ar putea consuma la fel de multă energie electrică pe cât economisesc și că nu s-ar câștiga nimic prin trecerea la rețeaua inteligentă.

Deci, cum abordează politica provocările pentru a împinge tranziția energetică înainte oricum?

Rețeaua inteligentă - o provocare politică

Pe cât de frumos ar fi dacă toată lumea ar locui peste noapte într-o casă extrem de eficientă, ar putea conduce o mașină electrică, iar electricitatea pentru aceasta provine direct de la cea mai apropiată mică centrală electrică de după colț, din păcate, acest lucru este posibil doar bucată cu bucată. Pentru a furniza Germaniei energie electrică în mod constant, sigur și fără eșecuri, chiar și în timpul tranziției energetice, majoritatea energiei regenerabile vor proveni din energia eoliană generată central din nordul Germaniei până în 2022. În discursul științific, parcurile eoliene sunt pe marginea generării de energie centralizată și descentralizată. Parcurile eoliene deosebit de mari, care furnizează părți mari din Germania și a căror energie trebuie să acopere distanțe mari, sunt văzute pe de o parte ca un furnizor de energie fiabil, pe de altă parte, studiul energetic al Fundației Haleakala le critică ca fiind înapoi, deoarece utilizarea necesară a rețelelor de înaltă tensiune este adaptată doar noilor cerințe trebuie să devină. Din acest motiv, guvernul federal intenționează să construiască un total de 2800 km de rețele noi de înaltă tensiune în Germania și să reînnoiască 2900 km de linii vechi (sursă: Die Welt). 200 km din aceasta au fost deja finalizați.

O altă soluție intermediară se referă la rețeaua centralelor electrice cu gospodăriile și între ele. Atâta timp cât centrala electrică virtuală nu există încă și nu se poate prezice când și unde va fi nevoie de electricitate, trebuie stocată energia din momentele de vârf pentru a o putea folosi în pauze. Această depozitare necesită o tehnologie și mai bună și cercetări suplimentare, în care guvernul federal a investit 200 de milioane de euro până în 2014. În cazul în care stocarea este insuficientă, se efectuează cercetări asupra noilor centrale electrice care ar trebui să fie deosebit de flexibile pentru a le putea pune în funcțiune cu scurt timp și pentru a-și folosi energia suplimentară (sursă: Guvernul federal).

Cu toate acestea, un pas la fel de important pare să fie inițierea unei regândiri sociale. Conștientizarea faptului că în perioadele de schimbări climatice există o nevoie urgentă de a trece la energiile regenerabile nu este suficient de răspândită. În prezent, pare că suntem înaintea tehnologiilor cu ideile noastre, motiv pentru care cercetarea intensivă a modelelor de energie regenerabilă este de o mare importanță. Dacă implementăm acest lucru, nimic nu stă în calea rețelei inteligente!

Surse și linkuri

Studiu: Cazul pentru stocarea energiei, generarea distribuită și microgrile, IEEE 2012
Site-ul web al proiectului: Avantajele generării de energie descentralizată
Studiu: Studiu energetic, Fundația Haleakala 2014
Buchholz, Dr. Bernd-Michael: Rețele inteligente - De la viziune la realitate, EZT
Studiu: Raport final model oraș Mannheim, E Energie 2013
Alexander Demling: Contoare inteligente de energie electrică: spălare când soarele strălucește, Spiegel Online 2013
Benjamin Reuter: rețele inteligente: sunt ele panaceul pentru schimbarea energiei? Săptămâna economică 2013
Asendorpf Dirk: Cu o putere inteligentă, timpul 2013
Schultz Stefan: Directiva UE planificată: tranziția energetică are încă un viitor, Spiegel Online 2013
Guvernul federal: tranziția energetică
e-politica: merită cunoscut

Autor: Henriette Schmidt, echipa editorială RESET/2014