Aufbau einer resilienten Zukunft: Warum die Modernisierung der Stromnetze für die Elektrifizierung der Industrie wichtig ist

Da sich die Industrie zunehmend auf Elektrifizierung umstellt, ist ein modernisiertes Stromnetz notwendig, um den sich wandelnden Energiebedarf zu decken. Die Modernisierung des Stromnetzes bedeutet, eine höhere Zuverlässigkeit, gesteigerte Effizienz, größere Flexibilität und bessere Widerstandsfähigkeit anzustreben. Diese Verbesserungen können wiederum Stromausfälle minimieren, Abfall und Kosten senken und variable erneuerbare Energiequellen integrieren. Durch die Modernisierung der Netze können Branchen auf eine zuverlässige und unterbrechungsfreie Stromversorgung zugreifen, den Energieverbrauch optimieren und sich schneller von Stromausfällen erholen.

Angesichts der steigenden Energienachfrage, häufiger auftretender Extremwetterereignisse und immer ausgefeilterer Cyberbedrohungen ist die Notwendigkeit digitaler, datengesteuerter Stromnetze so dringend wie nie zuvor. Aber nicht alle Versorgungsunternehmen teilen das Gefühl der Dringlichkeit bei diesem Vorhaben.

Eine neue Studie des IBM Institute for Business Value (IBV) fand heraus, dass Stromversorger im Durchschnitt 9,8 % ihres Umsatzes in die Modernisierung des Stromnetzes investieren. Erfreulicherweise gaben alle befragten Führungskräfte an, dass sie über eine Strategie und einen Umsetzungsplan verfügen. Doch trotz dieser Vorbereitungen variiert das Fortschrittstempo erheblich.  Besorgniserregend ist, dass 21 % der Befragten angeben, ihre Unternehmen hätten keine Fortschritte erzielt, was ihre Fähigkeit einschränkt, den Übergang zu sauberer Energie zu unterstützen und ein zuverlässiges, erschwingliches und sicheres Stromnetz aufrechtzuerhalten. Offensichtlich arbeiten Unternehmen bei der Einführung neuer effizienzsteigernder Technologien in unterschiedlicher Geschwindigkeit und mit unterschiedlichen Ansätzen.

Die Umfrage identifizierte vier verschiedene Gruppen, die sich in der Versorgungsbranche auf der Grundlage ihrer Modernisierungsstrategien herausgebildet haben:

•       Wegweisende Integratoren machen 14 % der Befragten aus und sind in Bezug auf die Modernisierung von Stromnetzen am weitesten fortgeschritten. Sie zeichnen sich durch Funktionen wie die Simulation der Leistung, die Orchestrierung bidirektionaler Netze und Integration aus, was ihre Anpassungsfähigkeit an den modernen Energiebedarf deutlich unterstreicht. Sie sind weniger fortgeschritten in der Nutzung von selbstüberwachenden Assets zur Begrenzung von Ausfällen und Ausstattungsschäden sowie in der Integration von fortschrittlichen Messinfrastrukturen 2.0 (Advanced Metering Infrastructure, AMI) mit automatisierten Kundenkommunikationssystemen zum Ausfallmanagement.

•       Energieoptimierer machen 21 % der Befragten aus und priorisieren die Steuerung und Optimierung des Energieverbrauchs durch fortschrittliche Technologien. Sie beweisen einen starken Einsatz für Bedarfsreaktionen und verfügen über ein solides Verständnis für die Integration fortschrittlicher Messinfrastruktur. Nichtsdestotrotz sind auch sie weniger fortgeschritten in der Implementierung bidirektionaler Netzwerke, was eine Lücke in ihrer technologischen Entwicklung widerspiegelt.

·       Stromkonnektoren bilden die größte Gruppe mit 35 % der insgesamt Befragten. Sie zeichnen sich durch die Herstellung von Konnektivität und Betriebsfähigkeit innerhalb von Energienetzen aus und beweisen Stärken in der Verknüpfung von dezentralen Energieerzeugungsanlagen mit Stromnetzen. Dennoch benötigen sie Verbesserungen ihrer digitalen Infrastruktur und ihrer Automatisierung. Ihre Integration von Assets signalisiert eine langsamere Annahme der Kommunikations- und Datenverwaltungsaspekte intelligenter Netze.

·       Moderate Unternehmen repräsentieren 29 % aller Befragten. Sie zeigen solide Fortschritte bei der Erfüllung der flexiblen Nachfrage, werden aber bei der Integration fortschrittlicher Energietechnologien von ihren Mitbewerbern überholt.

Indem sie sich mit einer dieser Gruppen identifizieren und die jeweiligen Verhaltensweisen, Strategien und Maßnahmen verstehen, können Versorgungsunternehmen fundiertere Entscheidungen treffen und ihre Strategien entsprechend anpassen.

Trotz dieser heterogenen Geschäftswelt gibt es drei zu verfolgende Hauptziele, um für die Zukunft gerüstet zu sein.

1. Verbesserung der Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit

Der Aufbau einer widerstandsfähigen Netzinfrastruktur erfordert einen umfassenden Ansatz, um deren Fähigkeit zur Vorbeugung, Erkennung und Wiederherstellung von Ausfällen oder Störungen zu stärken. Zu den wichtigsten Taktiken gehören die Selbstkontrolle und Optimierung des Netzes, die Vernetzung und die Integration sowie das flexible Lastmanagement mit Instrumenten wie dynamischer Preisgestaltung oder Bedarfsreaktionen Investitionen in vorausschauende Analysen und Volt/VAR-Optimierung (VVO) erweisen sich beispielsweise als entscheidend für die Netzstabilität und -effizienz. Interkonnektivität, unterstützt durch Advanced Distribution Management Systems (ADMS) und Fehlererkennung, ermöglichen Fortschritte bei der Überwachung und Steuerung in Echtzeit. Zu guter Letzt sind eine dynamische Preisgestaltung und Bedarfsreaktionsprogramme wirksam bei der Regulierung des Energieverbrauchs. Bemerkenswert ist, dass 82 % der führenden Integratoren eine Preisgestaltung in Echtzeit nutzen, verglichen mit gerade einmal der Hälfte ihrer Mitbewerber.

2. Beschleunigung der Umstellung auf saubere Energie

Um den Übergang zu sauberer Energie zu beschleunigen, müssen die Energieversorger unterdessen in der Lage sein, die schwankende Einspeisung erneuerbarer Energien zu bewältigen. Zur Bewältigung der Variabilität entstehen verschiedene Technologien. Ein flexibles Erzeugungsmanagement passt sich beispielsweise Schwankungen an, indem es schnell reagierende Energiequellen und Energiespeicher zur Stabilisierung nutzt. Die Integration erneuerbarer Energien in großem Maßstab erfordert auch eine verbesserte Netzkapazität, Datenanalysen in Echtzeit und kontinuierliche Überwachung. Die Integration dezentraler Energiequellen (Distributed Energy Resources, DER) trägt zur Steigerung der Netzflexibilität bei. Etwa 60 % der Energieversorger setzen auf standardisierte Netzverbindungen. Die Blockchain-Technologie etabliert sich auch für den Energiehandel auf Vertriebsebene.

3. Verbesserung operativer Exzellenz

Operative Exzellenz ist der Schlüssel zur Optimierung der Netzeffizienz, der Anlagennutzung und der Gesamtleistung des Systems. Instrumente zur strategischen Planungs- und Bedarfsmodellierung spielen eine wichtige Rolle bei der Bewältigung von Netzengpässen. Die Einbeziehung von Klima- und Wettervorhersagen verbessert unterdessen die Verwaltung erneuerbarer Ressourcen. Die kontinuierliche Überwachung, Automatisierung und Wartung von Assets sind für die Aufrechterhaltung der Netzinfrastruktur von entscheidender Bedeutung. Echtzeit-Tracking und automatische Warnmeldungen verhindern kostspielige Ausfälle. Laut dieser Umfrage erstellen bereits fast zwei Drittel der Stromversorger Prognosen über Anlagenausfälle, um deren Auswirkungen auf die Leistung zu bewerten.

Die beiden wichtigsten Voraussetzungen für die Modernisierung der Netze bestehen aus der Entwicklung fortschrittlicher Kontrollräume und der Einführung neuer Arbeitsweisen. Beide Innovationen verbessern die Entscheidungsfindung und optimieren die Netzleistung.

Der Kontrollraum der Zukunft nutzt fortschrittliche Technologien und Datensysteme und integriert AMI, IoT und SCADA für das Echtzeit-Netzmanagement. Ein verbessertes Situationsbewusstsein, dynamische Konfigurationen und die Integration von Drittanbietern verbessern Reaktionszeiten, Ressourcenoptimierung und die Verwaltung von Energiespeichern.

Auf einer grundlegenden Ebene modernisieren Versorgungsunternehmen die Netze jedoch, indem sie in spezialisierte IT- und OT-Kompetenzen investieren, die interdisziplinäre Zusammenarbeit und datengesteuerte Kulturen fördern. Schulungs- und Mentorenprogramme spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Expertise in Datenanalyse, Cybersicherheit und Integration erneuerbarer Energien. Im Gegenzug trägt die verbesserte Expertise dazu bei, einen effizienten Netzbetrieb und ein Echtzeitmanagement durch fortschrittliche Kommunikationsnetze zu gewährleisten.

Der Einsatz von KI, insbesondere agentischer KI und Time Series Foundation Models, bietet eine neue Dimension des fortschrittlichen Kontrollraums und ein autonomes Raster, gegebenenfalls mit automatischer Fehlerbehebung im Laufe der Zeit.

Die Schaffung eines modernen, anpassungsfähigen Stromnetzes ist ein Prozess, der eine kontinuierliche Weiterentwicklung, solide Planung und die strategische Umsetzung der oben genannten Strategien erfordert. Diese drei Schritte können Energieversorgungsunternehmen bei der Modernisierung ihrer Stromnetze unterstützen:

1. Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Netze durch Technologie und Automatisierung, einschließlich Echtzeitüberwachung, Selbstreparatursysteme, Bedarfsreaktionsplattformen und Zusammenarbeit im Bereich der Cybersicherheit.

2. Verbesserung der Energieflexibilität, um die Variabilität der erneuerbaren Energien besser zu steuern. Investieren Sie in Hybridspeicher, Mikronetze, standardisierte Protokolle, EV-Infrastruktur und KI-Analysen, um die Anpassungsfähigkeit und Stabilität des Netzes zu verbessern.

3. Ein auf die Zukunft vorbereitetes Netz, um Benutzerfreundlichkeit, Effizienz und Verfügbarkeit von Assets zu verbessern. Nutzen Sie digitale Zwillinge, prädiktive Algorithmen, IoT, KI und Echtzeitdaten für die Optimierung, Resilienz und Kosteneffizienz der Netze.

Die Modernisierung der Stromnetze ist letztlich eine gemeinschaftliche Verantwortung, die Zusammenarbeit, Innovation und eine gemeinsame Vision für eine sichere und nachhaltige Energiezukunft erfordert. Durch ein sofortig entschlossenes Handeln können die Energieversorger den Weg für ein widerstandsfähigeres und anpassungsfähigeres Stromnetz ebnen, das den Bedürfnissen der Energieverbraucher von morgen gerecht wird.

Die vollständige Studie können Sie hier herunterladen.