Aufbau des Energieinternets

Was einst ein zentralisiertes, unidirektionales System war, entwickelt sich zu einem dynamischen, dezentralen, hochvernetzten digitalen Netzwerk, das ich oft „Energie-Internet“ nenne. Millionen miteinander verbundene Knotenpunkte – darunter Solar- und Windkraftanlagen, Speichersysteme, Elektrofahrzeuge (EVs), intelligente Gebäude und vieles mehr – tauschen in Echtzeit Daten und Strom über das Netz aus.

Diese zunehmende Komplexität eröffnet enorme technische Chancen, bringt jedoch auch neue Risiken und Verantwortlichkeiten mit sich, die es zu bewältigen gilt. Die weltweite Nachfrage nach Energie steigt rasant. Versorgungsunternehmen, Netzbetreiber und Energieerzeuger stehen zunehmend unter Druck, die Bezahlbarkeit und Widerstandsfähigkeit zu verbessern. Führungskräfte müssen geopolitische Unsicherheit, Schwankungen in der Lieferkette und kurzfristige Rentabilität berücksichtigen, während sie langfristige Dekarbonisierungsziele verfolgen. Und trotz extremer Wetterereignisse und ständig sich weiterentwickelnden Cyber-Bedrohungen müssen sie Quartal für Quartal Ergebnisse liefern. Vorschriften und Anforderungen sind fragmentiert und oft einen Schritt hinter dem technologischen Fortschritt zurück.

Was mir Zuversicht gibt, ist, dass viele der benötigten Instrumente bereits existieren. Die Technologie entwickelt sich rasant. Wir brauchen Vertrauen. Das Wort „Sicherheit“ ist hier entscheidend. Im Folgenden finden sich Einblicke, wohin sich die Energiewende entwickelt – und warum ein integrierter, vorausschauender Ansatz für Sicherheit entscheidend ist.

Fünf technische Prioritäten

Wenn wir über die Energiewende sprechen, neigen wir dazu, die Bereiche Stromerzeugung, Netzinfrastruktur und Elektromobilität voneinander zu trennen und in Silos zu denken. In Wirklichkeit haben Veränderungen in einem Bereich direkte Auswirkungen auf die anderen. Das zeigt sich anhand dieser fünf Schlüsselbereiche:

1. Dekarbonisierung der Stromerzeugung

Erneuerbare Energien, insbesondere Solar- und Windenergie, bilden das Rückgrat der meisten Dekarbonisierungsstrategien. Eine der größten Chancen besteht darin, Energiequellen zu diversifizieren und zu lokalisieren, um den Zugang zu verbessern. Diese Dezentralisierung erschwert jedoch auch die Planung, den Betrieb und die Wartung miteinander verbundener Systeme. Neue Herausforderungen entstehen, zum Beispiel anspruchsvollere Installationsumgebungen, Netzinstabilität und zunehmende Folgen wie Geräteschäden und Kaskadenausfälle, geringere Stromerzeugung während Spitzenlastzeiten sowie Sicherheitsrisiken für den Betrieb und die Gesellschaft aufgrund extremer Wetterbedingungen.

Die sichere Integration neuer Technologien in Altsysteme und umliegende Bereiche erfordert indes auch enormes Vertrauen. Unsere Aufgabe ist es, diese Systeme und ihre Komponenten dabei zu unterstützen – mithilfe von Stresstests, fortschrittlichen Modellen und Beratungsdienstleistungen.

2. Mehr Sicherheit, mehr Nachhaltigkeit für Energiespeicherung mit Batterien

Batteriesysteme sind das verbindende Element des modernen Energieökosystems. Batterien bergen jedoch Risiken, die aus sich weiterentwickelnden chemischen Zusammensetzungen, einer beschleunigten Einführung und „Second Life“-Anwendungen resultieren.

Energiespeicherung ist heute ein strategischer Vorteil. Sie bietet eine neue Flexibilität im Betrieb sowie eine Netzstabilität, die es vor wenigen Jahren noch nicht gab. Allerdings verhalten sich Batterien der neuen Generation unter Belastung anders. Zudem bergen alternde oder wiederverwendete Batterien Unwägbarkeiten etwa hinsichtlich ihres thermischen Verhaltens, ihrer langfristigen Degradation und potenzieller Brandrisiken.

Diese zunehmende Komplexität eröffnet enorme technische Chancen.

Ein Beispiel: Derzeit erreichen große Mengen an Elektrofahrzeugbatterien ihr Lebensende und sollen in Infrastruktur-Speichersystemen wiederverwendet werden. Dieser Wandel bringt Sicherheits- und Leistungsvariablen mit sich, die wir noch definieren und beherrschen müssen. Brandrisiken, Kreislaufwirtschaft und langfristige Leistungsfähigkeit stellen reale, auch sicherheitsrelevante Herausforderungen für Hersteller und die Netzbetreiber dar, die sie beliefern.

Bei UL Solutions untersuchen wir Batteriesysteme ganzheitlich, von fortschrittlichen Chemikalien bis hin zu Second-Life-Anwendungen. Wir bewerten die Leistung unter Belastung und entwickeln Sicherheitsrichtlinien.

3. Stärkung der Netzstabilität

Das Stromnetz ist nicht mehr nur eine Einbahnstraße. Ein intelligenteres, anpassungsfähigeres Netz, das sich an wechselnde Nachfrage, dezentrale Energiequellen sowie hochfrequente Datenströme anpassen kann, ist möglich. Doch die zunehmende Komplexität schafft ein fragiles Gleichgewicht. Cyberrisiken, regionale Ungleichheiten und eine alternde Infrastruktur belasten ein System, das für diese Komplexität nicht ausgelegt ist.

Die Chance besteht darin, ein intelligenteres und ausgefeilteres Netz aufzubauen. Dafür ist jedoch eine koordinierte Planung zwischen Versorgungsunternehmen, Entwicklern von Energietechnologien, Geräteherstellern, Anbietern von Cybersicherheit und öffentlichen Infrastrukturbehörden erforderlich. Auch eine Abstimmung zwischen lokalen, regionalen und nationalen Zuständigkeiten ist erforderlich.

Hierbei liegt für uns der Fokus auf Zukunftssicherheit: Wie lassen sich neue Technologien validieren, Netzinteraktionen Stresstests unterziehen und Beratung zu resilienten Designbewertungen und technischen Leitlinien anbieten. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da die Resilienz in einer dezentralisierten Welt nur so stark ist wie ihre schwächste Verbindung – und die Anzahl dieser Verbindungen wächst stetig weiter.

4. Intelligentere und tragfähige bebaute Umgebungen schaffen

Gebäude sind heute aktive Akteure im Stromnetz: Mit Photovoltaikanlagen auf dem Dach, Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge und lokalen Energiespeichern werden sie selbst zu Energieerzeugern.

Dies eröffnet enorme Chancen, die Effizienz zu steigern, Treibhausgasemissionen zu senken und die lokale Energieversorgungssicherheit zu stärken. Gebäude können als flexible Netzressourcen agieren, Strom speichern und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen.

Doch ihre Tragwerks- und Elektrosysteme wurden nicht für einen derart hohen Bedarf ausgelegt. Um einem dynamischeren, elektrifizierten Umfeld mit Elementen wie EV-Ladestationen und Energiespeicher gerecht zu werden, müssen Brandschutz, Lastverteilung und Notfallkoordination neu konzipiert werden. Es geht darum, Gebäude so zu planen und zu gestalten, dass sie sich sicher und zuverlässig als dynamische Elemente innerhalb der Energiesysteme betreiben lassen.

5. Mobilität: Vertrauen in Elektrifizierung

Die Elektrifizierung von Fahrzeugen kann Emissionen reduzieren, Kraftstoffkosten senken und Fahrzeuge zu aktiven Teilnehmern eines flexibleren Energiesystems machen. Schnellladen, die Kompatibilität zwischen Fahrzeug und Ladestation sowie die Integration von Vehicle-to-Grid sind aber nicht nur technische Herausforderungen. All dies erfordert sorgfältige Abstimmung über Lieferketten, Rechtsräume und digitale Plattformen hinweg.

Und ohne eine einheitliche Benutzererfahrung kann das Vertrauen der Nutzer schwinden. Unsere Aufgabe ist es, die Interoperabilität zwischen den Plattformen zu unterstützen und den Aufbau einer Infrastruktur zu fördern, die mit der Nachfrage Schritt hält – von der Megawatt-Ladetechnik bis hin zur intelligenten Leistungssteuerung tragen wir bei UL dazu bei, das Rückgrat eines Elektromobilitätssystems aufzubauen, das nicht zuletzt auch die Skalierbarkeit fördert.

Zukunft der Energie stark gestalten

In meiner langjährigen Zusammenarbeit mit Innovatoren, Regulierungsbehörden und Branchenführern der neuen Energieinfrastruktur habe ich eines gelernt: Resilienz ist ein lebendiges System, das sich mit den Herausforderungen, denen es standhalten soll, weiterentwickeln muss. Sicherheit muss früh beginnen, lange bevor der Beschaffungsprozess startet, bevor eine Technologie in das Stromnetz, ein Fahrzeug, ein Gebäude oder eine kritische Anlage integriert wird.

Ken Boyce,

Vice President, Principal Engineering im Bereich Industrial, UL Solutions

Foto: UL Solutions