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Feature Stories - Intelligente Informations- und Kommunikationstechnologien im Dienste der Energieeffizienz

Energieeffizienz ist zum allgegenwärtigen Schlagwort unseres frühen 21. Jahrhunderts geworden. Inmitten der weltweit steigenden Nachfrage haben für Europa das zunehmende Umweltbewusstsein und die Bedenken gegenüber traditionellen Energiequellen, das Interesse am Energiesparen sowie an der Verbesserung der Übertragung, Verteilung und Erzeugung von Energie aus erneuerbaren Quellen an Priorität gewonnen.

Energie

Schaffen wir es, ernsthafte Veränderungen beim Erzeugen, Übertragen, Verteilen und Nutzen der Energie durchzusetzen, so wird dies gewiss erhebliche Auswirkungen auf alle Segmente der europäischen Gesellschaft, von der Großindustrie bis hin zu den Haushaltskunden, haben. Eine verbesserte Energieeffizienz hilft Geld zu sparen, die Umwelt zu schützen, neue Arbeitsplätze zu schaffen, das Wirtschaftswachstum in Schwung zu bringen und die Versorgungssicherheit zu verbessern, da letztlich die Abhängigkeit Europas von importierten fossilen Brennstoffen reduziert werden kann. Mit diesen Zielen vor Augen und in Anbetracht der bis 2020 gewünschten 20%igen Senkung des Energieverbrauchs in der EU-27 rief die Europäische Kommission in ihrer Mitteilung "Energie 2020 - Eine Strategie für wettbewerbsfähige, nachhaltige und sichere Energie" , die 2010 angenommen wurde, zu Maßnahmen in Bezug auf Energieeffizienz, Infrastruktur und Technologie sowie Wahlmöglichkeiten und Sicherheit für die Verbraucher auf. Zweifellos werden im angestrebten energieeffizienten Europa der Zukunft neue Technologien eine große Rolle spielen. "Dumme Energie", die achtlos auf Lichtschalterknopfdruck oder durch sinnloses Gasgeben im Auto verschleudert wird, soll mit Hilfe von "Informations- und Kommunikationstechnologien" (IKT) durch "intelligente Energie" ersetzt werden. Diese wird es den Konsumenten ermöglichen, ihren Verbrauch aufmerksam zu verfolgen und die Energieversorger in die Lage versetzen, die Nachfrage effizienter erfüllen zu können. Kurz und gut: Weniger Verschwendung, mehr Gewinn für alle. "Die IKT können uns vor allem im Bereich des Kleinverkaufs außerdem ein intelligenteres Zwei-Richtungs-Stromnetz verschaffen", sagte Neelie Kroes, Vizepräsidentin der Europäischen Kommission und Verantwortliche für die Digitale Agenda: "sie können Echtzeitinformationen über Zeitpunkt und Menge des Energieverbrauch bereitstellen und es den Haushalten ermöglichen, zu Energieversorgern für das Netz zu werden." Die bereits in vielen Ländern eingeführten Systeme zur intelligenten Messung (Smart Metering) des Stromverbrauchs sind ein großer Schritt in diese Richtung und konnten den jährlichen Energieverbrauch der Haushalte um bis zu 10% senken. Schätzungen (1) führen in der derzeitigen Pilotprojektstufe überdies zu der Annahme, dass intelligente Stromnetze die CO2-Emissionen in der EU um 9 bis 15% verringern und den Primärenergieverbrauch des Energiesektors der EU bis 2020 um fast 9% reduzieren könnten. Gibt man den Verbrauchern die Möglichkeit, ihren Stromverbrauch in Echtzeit zu überwachen, so bietet dies offensichtlich einen großen Anreiz zum Energiesparen. In Kombination mit Technologien für Umgebungsintelligenz wird intelligentes Messen es in nicht weniger intelligenten Häusern ermöglichen, den Energieverbrauch dynamisch anzupassen, so zum Beispiel die Heizung herunterzudrehen, wenn niemand zu Hause ist, oder in Abhängigkeit von den in einem Raum stattfindenden Aktivitäten automatisch die Beleuchtung zu regeln. Was die Stromversorger betrifft, so sichern intelligente Stromnetze, dass die Energie dort ankommt, wo sie gebraucht wird, indem Angebot und Nachfrage genau in Übereinstimmung gebracht werden. Dadurch wird der Bedarf an verschwenderischen Überschusskapazitäten reduziert, während gleichzeitig die Einbindung erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie verbessert wird, die in der Erzeugung für unberechenbare Spitzen und Abfälle anfällig sind. "Wir müssen die Probleme, die einer vollständigen Umsetzung intelligenter Stromnetze im Wege stehen, jetzt angehen. Wir können es uns nicht leisten, die Chancen zu verpassen, die ein modernisiertes Stromnetz im Hinblick auf die Dekarbonisierung unserer Wirtschaft und die Schaffung eines echten Mehrwerts für die Verbraucher zu bieten hat", betonte Günther Oettinger, EU-Kommissar für Energie. Es dürfte sich jedoch recht herausfordernd gestalten, Europas Stromnetze auf den neuesten Stand zu bringen. Sie galten in der Mitte des letzten Jahrhunderts als supermodern - sind allerdings hoffnungslos veraltet, wenn man sie mit der Welt der intelligenten Energie der Zukunft in Verbindung bringt. Das SmartGrids ERA-Net Projekt widmet sich diesen Herausforderungen und erarbeitet mit Hilfe von Interessengruppen aus vielen Bereichen, zu denen Energieversorger, Technologieunternehmen, Behörden und Endverbraucher zählen, transnationale Forschungsaktivitäten, welche die Entwicklung einer "Smart European Electrical Infrastructure" beschleunigen sollen. Das Konsortium untersucht die vielen Probleme, die mit der Einführung einer intelligenten Stromnetzinfrastruktur verbunden sind. Hierbei geht es um Verfahren zur Verbesserung der elektrischen Transport- und Verteilungssysteme, um die Einbindung der erneuerbaren Energiequellen zu erleichtern und die Versorgungsnachhaltigkeit zwecks Beantwortung regulatorischer Fragen zu verbessern, sowie die Entwicklung effektiver Energiemärkte. Das große Ziel des Projekts besteht darin, den Grundstein für den Aufbau eines intelligenten, robusten und effektiven europaweiten Stromnetzes zu legen, das zukünftigen Anforderungen standhält. Datenströme und Energie: eine clevere Allianz Bei der Erfüllung dieses Ziels wird das Internet mit Sicherheit eine wesentliche Rolle spielen, da in den intelligenten Stromnetzen der Zukunft neben der Energie auch Informationen verteilt werden müssen. Das FINSENY-Projekt ("Future Internet for Smart Energy") widmet sich speziell dieser Verflechtung von Energie und Information. Es vereint die wichtigsten Akteure des Energie- und IKT-Sektors, um die IKT-bezogenen Anforderungen an intelligente Energysysteme zu ermitteln. Die Forscher planen eine Studie zu dem Thema, wie ein zukünftiges IKT-gestütztes intelligentes Stromnetz funktionieren könnte. "Das FINSENY-Konsortium bringt die besten Köpfe aus dem Bereich IKT, dem Energiesektor, aus Forschungs und Hochschule zusammen, um innovative Energielösungen zu entwickeln, mit denen die Lieferung elektrischer Energie an Haushalte, Gebäude, die Industrie und Fahrzeuge optimiert werden kann. Dieser Ansatz wird nicht nur unsere Lebensart verändern, sondern auch neue Geschäftsmöglichkeiten bieten sowie neuen Wettbewerbern den Zugang zum Energiemarkt ermöglichen, während gleichzeitig die CO2-Emissionen gesenkt werden und etwas für unsere Umwelt getan wird", erklärt FINSENY-Projektkoordinator Dr. Werner Mohr, Leiter von Research Alliances bei Nokia Siemens Networks. Im gleichen Sinne entwickelt das IoE-Projekt ("Internet of Energy for Electric Mobility") Hardware, Software und Middleware für eine nahtlose, sichere Verbundfähigkeit und Interoperabilität. Das Internet soll mit den Energienetzen verbunden werden, was in allererster Linie das Ziel hat, den weitverbreiteten Einsatz von Elektrofahrzeugen zu ermöglichen. Dieser Ansatz ist gleich doppelt von Vorteil: Einerseits unterstützt IoE die Entwicklung des zukünftigen Stromnetzes, indem durch Datenkommunikation der elektrische Strom effizienter, zuverlässiger und kostengünstiger auf die Reise gehen soll, und andererseits wird das Projekt zur Entwicklung des Internets der Zukunft beitragen, indem das Stromnetz genutzt wird, um die Kommunikation zwischen den verschiedenen Energieknoten und Domänen zu erleichtern und zu beschleunigen. Die Verwendung der Stromleitungen zur Übertragung von sowohl Daten als auch Strom für Anwendungen im intelligenten Stromnetz steht auch im Mittelpunkt des INTEGRIS-Projekts ("Intelligent Electrical Grid Sensor Communications"). Das paneuropäische Konsortium entwickelt eine neuartige und flexible IKT-Infrastruktur auf Grundlage einer Mischform aus Datenübertragung über das Stromnetz (Power-line-communications, PLC) und Drahtlos-Technologien, um auf effiziente Weise die Anforderungen an die Kommunikation in den intelligenten Stromnetzen der Zukunft zu erfüllen. Das Konzept, nach dem das Team vorgeht und das in einer Serie von Feldversuchen getestet werden wird, bezieht Anwendungen wie etwa Überwachung, Kundenintegration, Nachfragemanagement (Demand Side Management), Spannungssteuerung, Qualitätskontrolle, Steuerung der verteilten Energieressourcen und Bestandsmanagement (Asset Management) für Energieversorger ein. Lokal denken, global sparen Mehr auf lokaler Ebene erforscht das IREEN-Projekt ("ICT Roadmap for Energy Efficient Neighbourhoods") Strategien zur Erschaffung energieeffizienter Nachbarschaften und Gemeinden. Das IREEN-Team möchte in Zusammenarbeit mit vielen verschiedenen Interessengruppen, zu denen Technologie-, Energie- und Bauunternehmen, örtliche Behörden, Bauleiter und Eigentümer zählen, das Konzept der Häuser mit positiver Energiebilanz (d. h. Häuser, die mehr Energie erzeugen als sie verbrauchen) auf größere Flächen erweitern, um somit die Grundlagen für energieeffiziente intelligente Städte zu legen. Weitere Projekte arbeiten noch näher am Ansatz der Energiekette an Wegen und Möglichkeiten, in den einzelnen Häusern und Gebäuden Energie zu sparen. Die Forscher der SEEDS-Initiative ("Self-Learning Energy-Efficient Buildings and Open Spaces") wenden zum Beispiel Fortschritte bei Selbstlernmethoden, in der drahtlosen Sensortechnik und der Gebäudetechnik an, um ein neuartiges Energiemanagementsystem zu entwickeln, das es ermöglichen wird, dass Gebäude kontinuierlich lernen, den Komfort der Bewohner zu wahren und dabei gleichzeitig den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen zu minimieren. Die Technologie wird Tests in Büros und Parkhäusern in Spanien sowie auf einem Universitätscampus in Norwegen zu bestehen haben. Unterdessen setzen die am S4EeB-Projekt ("Sounds for Energy Efficient Buildings") beteiligten Forscher auf innovative Weise Luftschallsensoren ein, um die Belegung eines Gebäude zu ermitteln, so dass Heizung, Klimaanlage, Lüftung, Beleuchtung und weitere Systeme automatisch eingestellt werden können. Abgesehen von den Gebäuden sind in Bezug auf die Energieeffizienz auch große Gewinne von der Umsetzung von IKT-Lösungen in vielen Industriesektoren, im Handel und im Transportwesen zu erwarten. Das http://195.251.232.93/esave/ (E-SAVE-Projekt) ("Energy Efficiency in the Supply Chain through Collaboration, Advanced Decision Support and Automatic Sensing") leistet zum Beispiel Beiträge zur Entwicklung energieeffizienter Lieferketten. Man stellt Unternehmen Instrumente zur Überwachung, Verwaltung und gemeinsamen Nutzung der Daten über den Energieverbrauch und die CO2-Bilanz zur Verfügung, um Entscheidungen zur Gestaltung von Lieferketten zu unterstützen. Im Automobilsektor erkundet das NoWaste-Projekt ("Engine Waste Heat Recovery and Re-Use") die Realisierung eines Systems zur Rückgewinnung und erneuten Nutzung von Motorabwärme, das eine Verbesserung der Energieausnutzung um bis zu 15% verspricht. Diese EU-finanzierten Initiativen und noch viele weitere in diesem Sinne agierende Projekte bieten vielversprechende Ansätze, um großen Einfluss auf die Energieeffizienz auszuüben. In Kombination werden diese neu aufkommenden Technologien in Europa dazu beitragen, den Energiebedarf zu verringern, noch mehr erneuerbare Energieträger zu integrieren, zu niedrigeren Kosten für die Verbraucher zu gelangen, neue Arbeitsplätze und neue Märkte zu schaffen sowie die Sicherheit und Nachhaltigkeit der Energieversorgung auf ein höheres Niveau zu bringen. Die in diesem Artikel beschriebenen Projekte wurden durch das Siebte Rahmenprogramm für Forschung (RP7) unterstützt. (1) Mitteilung, "Intelligente Stromnetze: von der Innovation zur Realisierung", SEK:2011 463 endgültig Nützliche Links: - RP7 auf CORDIS - Energieeffizienz auf EUROPA - SMART-GRIDS-Projektfactsheet auf CORDIS - IOE-Projektfactsheet auf CORDIS - FINSENY-Projektfactsheet auf CORDIS - INTEGRIS-Projektfactsheet auf CORDIS - IREEN-Projektfactsheet auf CORDIS - SEEDS-Projektfactsheet auf CORDIS - S4EeB-Projektfactsheet auf CORDIS - E-SAVE-Projektfactsheet auf CORDIS - NOWASTE-Projektfactsheet auf CORDIS