Inhaltsverzeichnis
1. Vision einer All Electric Society
2. Push-Faktoren: Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung
3. Sektorenkopplung: Energie- und Datenflüsse im Fokus
4. All-Electronic-Society-Park
5. Betrachtung der Energieeffizienz
Wirtschaftlich wachsen und gleichsam nachhaltiger produzieren – aktuell ein Idealbild der Industrie. Konsequente Elektrifizierung ohne fossile Energien könnte den Weg dafür ebnen. Ausreichend erneuerbare Energien sowie eine intelligente Vernetzung wären grundlegende Voraussetzungen. Auch eine konsequente Energieeffizienz in der Produktion würde diesen Weg deutlich erleichtern. Umfänglich müssten zudem Fragen dazu beantwortet werden, wie Energie aus regenerativen Quellen künftig bedarfsgerecht erzeugt, verteilt und clever gespeichert werden kann. Ein entsprechendes Zukunftsbild zeichnet die sogenannte „All Electric Society“, die „AES“.
Vision einer All Electric Society (AES)
Michael Teigeler, Geschäftsführer der Deutschen Kommission für Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (DKE), sagt über die AES: „Das Zielbild der DKE ist die All Electric Society – eine Welt, die digital vernetzt ist und nachhaltig Strom produziert.” Vielmehr sieht die DKE die All Electric Society als „die wissenschaftlich begründete Vision einer CO2-neutralen und sich nachhaltig entwickelnden Welt, deren Energiebedarf komplett auf Basis von regenerativ erzeugter Elektrizität gedeckt wird“.
Bild: ArtemisDiana/stock.adobe.com
Mit dem DKE Commitment 2030 hat die Normungsorganisation 2022 Leitlinien und Ziele definiert, um mittels elektrischer Normung an einer möglichst raschen und umfassenden Energiewende zu arbeiten – mit dem Ziel einer nachhaltigen Energieversorgung. In diesem Sinne arbeitet die DKE daran, den architektonischen Rahmen für die All Electric Society zu schaffen und eine weltweite Vernetzung von Interessengruppen zur Normung und Standardisierung eines nachhaltigen Energiesystems voranzutreiben. Als nationale Normungsorganisation deckt die DKE die relevanten Sektoren der Erzeugung, der Verteilung und des Verbrauchs von Elektrizität ab. Entscheidend werde nun sein, so die DKE, die Sektoren als Gesamtsystem zu betrachten und eine gemeinsame Sprache für den Austausch von Energie und Daten zwischen den Sektoren zu unterstützen – und das Ganze eben weltweit. Nur so sei die regenerative Energie bestmöglich genutzt.
Um konsequent zu elektrifizieren, muss Energie dorthin transportiert werden, wo sie gerade benötigt wird. Gleichzeitig gilt es, Überschüsse für spätere Zeitpunkte zu speichern und dann einzusetzen, wenn keine Energie im System zur Verfügung steht. Dafür sei die Digitalisierung, Elektrifizierung und Automatisierung entscheidend. Teigeler erklärt: „Zukünftig werden elektro- und informationstechnische Lösungen danach beurteilt werden müssen, ob sie zu diesem Konzept einen Beitrag leisten. Dafür braucht es die DKE als unabhängige Plattform.“
Push-Faktoren: Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung
Der DKE-Vorsitzende Roland Bent verdeutlicht, dass die intelligente und nachhaltige Energieerzeugung, -speicherung und -nutzung über alle Sektoren hinweg im Fokus stehen muss. Nur so seien Effizienz- und Produktivitätspotentiale zu heben. Bent beschreibt die sogenannte Sektorenkopplung beispielhaft: „Es geht um die intelligente Kopplung aller Sektoren. Steuerbare Verbraucher wie E-Fahrzeuge tragen in einer All Electric Society zur Stabilität der Energieversorgung bei. In der Industrie erhöht die intelligente Kopplung der Ladeparksteuerung mit der Produktionsplanung die Effizienz.“
Sektorenkopplung: Energie- und Datenflüsse im Fokus
Der Verband der Elektro- und Digitalindustrie ZVEI betont mit Blick auf die AES ebenfalls die Aspekte der Elektrifizierung, der Digitalisierung sowie der Sektorenkopplung: „Nur durch die Megatrends Elektrifizierung und Digitalisierung werden wir den Weg in eine wirklich nachhaltige Gesellschaft gehen können und dem Klimawandel erfolgreich entgegentreten. Die Zukunft bedeutet Vernetzung – und das in allen Bereichen und über alle Bereiche hinweg: In Wohn- und Nicht-Wohngebäuden, im Energiesektor, in der industriellen Produktion, in der Gesundheitsversorgung und bei Mobilitätslösungen.“
All-Electronic-Society-Park
Wie Sektorenkopplung real aussehen kann, ist mit dem im September eröffneten All-Electric-Society-Park von Phoenix Contact erlebbar geworden. Dort bilden Energie- und Datenflüsse einen roten Faden. Der Park am Unternehmenssitz von Phoenix Contact in Blomberg ist frei zugänglich und kann montags bis sonntags zwischen 7:00 und 21:00 Uhr kostenlos besucht werden.
Bild: Phoenix Contact
Im Rahmen der Eröffnung des Parks hat Frank Stührenberg, CEO von Phoenix Contact, gesagt: „Wir werden nicht müde, zu behaupten und es auch zu beweisen, dass industrielle Fertigung am Standort Deutschland weiterhin wettbewerbsfähig möglich ist.“ Laut Stührenberg müsse man als Automatisierungsunternehmen gar einen Beitrag dazu leisten, dass in der Welt mehr Energie eingesetzt werden kann. „Energieeinsatz ist die Grundvoraussetzung für Wohlstandsentwicklung“, so Stührenberg.
»Die Elektrifizierung der Welt ist nicht aufzuhalten. Und die konjunkturelle Delle, die wir gerade erleben, müssen wir wegatmen.«
Frank Stührenberg, CEO Phoenix Contact
Bild: Nico Schröder/Konradin Mediengruppe
Da dieser Energieeinsatz im Sinne der All Electric Society künftig auf der Grundlage regenerativer Energien gesehen wird, bildet die Energieerzeugung mit Solar und Wind die thematische Ausgangsbasis des Parks. Im Park selbst sorgen Solarmodule für nachhaltigen Strom. Sie befinden sich auf den Dächern der Cubes und der Ladestationen, sind in die Fassade des Park-Pavillons integriert und als Bodenplatten eingesetzt. Rund 550 Solarmodule sind im Park verbaut. Sie sollen 155.000 kWh Strom pro Jahr liefern. Das Thema Windenergie wird exemplarisch durch eine begehbare Windgondel im Park sowie durch einen Windtree vermittelt. Schon bei kleinen Windbewegungen drehen dessen grüne Blätter, die wie Turbinen funktionieren. Sie erzeugen in Summe 10,8 kWp Strom.
Da die Ressourcen Sonne und Wind nicht immer im gleichen Maße zur Verfügung stehen, muss überschüssige Energie gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden können. Hierfür werden beispielsweise Batteriespeicher eingesetzt. So können Energieverbraucher bei Bedarf versorgt werden.
Betrachtung der Energieeffizienz
Die Energieverbraucher im Park sind die Gebäude, Elektroladesäulen und die Applikationen im Park selbst. An diesen Verbrauchern werden verschiedene Optimierungsmaßnahmen gezeigt, die dazu dienen, den Energiebedarf und Ressourceneinsatz zu senken.
Die elektrische Verbindung von Energieerzeugern, -speichern-, -verbrauchern und dem Mittelspannungsnetz erfolgt über eine Ortsnetzstation. Dabei sorgt ein Energiemanagementsystem für die Balance zwischen Erzeugern, Speichern und Verbrauchern. Energie wird so in den benötigten Strom- und Spannungsbereichen bereitgestellt. Dieses System erfasst alle relevanten Kenndaten und steuert über die Ortsnetzstation die entsprechenden Energieflüsse. Im All-Electric-Society-Park wird jedoch nicht nur elektrische Energie benötigt, sondern auch weitere Energieträger. Die Kuben und der Pavillon im Park müssen beispielsweise mit Wärme oder Kälte versorgt werden. Dieser Energiefluss wird durch ein eigenständiges Wärme- und Kälte-Energiemanagementsystem gesteuert. Hierbei werden auch Wärmeverluste, die beim Wandeln von Energie entstehen, berücksichtigt und genutzt. Zum Einsatz kommt ein Eisspeicher mit zwei Wärmepumpen. Die beiden eigenständigen Energiemanagementsysteme „elektrische Energie“ und „Wärme/Kälte“ werden zentral in einem überlagerten Energiemanagementsystem zusammengeführt und verwaltet. Dieses steuert den gesamten Park in allen Energiebereichen.
Bild: Phoenix Contact
Ebenso wichtig wie das Erfassen und Auswerten der Energieverbrauchs- und Energieerzeugungs- daten, um den Energiefluss steuern zu können, sind Effizienzmaßnahmen, die den Energieverbrauch senken. Dies ist ein wesentlicher Punkt, um die All Electric Society Wirklichkeit werden zu lassen. Nur mit einer zusätzlichen Senkung des primären Energiebedarfs durch Effizienzmaßnahmen kann eine Energieversorgung, die auf erneuerbaren Ressourcen fußt, funktionieren. Ansatzpunkte hierfür zeigt der Park mit dem energieoptimierten Gebäudebetrieb.
Das Thema Effizienz hat ebenfalls einen engen Bezug zu Nachhaltigkeit. Auch dieser Aspekt wird im Park berücksichtigt: Der Pavillon ist nach dem Cradle to Cradle Prinzip gebaut, das heißt es wurden nur Materialien eingesetzt, die kreislauffähig sind. Dieser Ansatz für eine durchgängige und konsequente Kreislaufwirtschaft stellt das nachhaltige Produzieren in den Vordergrund.
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