Unter Strom: Der Beitrag des Gebäudesektors zur „All Electric Society“

Die “All Electric Society” (AES) beschreibt ein Zukunftsbild, in dem regenerative und CO₂-neutral gewonnene Elektrizität die zentrale Energieform für alle Sektoren der Wirtschaft und des täglichen Lebens darstellt. Sie ist damit das konsequente Weiterdenken der Energiewende und deckt sich in großen Teilen mit den Prognosen zahlreicher Energie-Expert:innen weltweit. Die Basis der AES ist die smarte und digitale Kopplung verschiedener Verbrauchssektoren, der Einsatz innovativer „Power to X“-Technologien und die intelligente Steuerung des eigenen Stromverbrauchs durch Demand Side Management. Dadurch wird eine optimale Verteilung des Energieangebots und eine bedarfsorientierte Steuerung des Energieeinsatzes angestrebt, was einen Schritt in Richtung einer CO₂-neutralen Welt bedeutet.

Befürworter:innen sehen die AES als erstrebenswerten Zielzustand der Energiewende und diskutieren sie im Zusammenhang mit den 17 Nachhaltigkeitszielender Vereinten Nationen, insbesondere auf der Grundlage des Ziels Nummer 7: „Bezahlbare und saubere Energie“. Die Möglichkeit, hohe Energieeinsparungen zu erreichen, birgt auch ökonomisch betrachtet ein großes Potenzial. Das Konzept der AES könnte somit zu einem globalen und klimaneutralen Wachstumsmotor werden, in dem der Gebäudesektor eine zentrale Rolle einnimmt.

Rückblick und Ausblick: Die Energiewende in Deutschland und der Welt

Im Jahr 2023 stammten laut dem Statistischen Bundesamt 56,0 Prozent des ins Netz eingespeisten Stroms in Deutschland aus erneuerbaren Energieträgern. Wichtigster Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland war 2023 die Windkraft. Vor dem Hintergrund der aktuellen Gesetzgebung ist davon auszugehen, dass sich diese Entwicklung weiter beschleunigen wird. Mit der Neufassung der EU-Erneuerbaren-Richtlinie (RED) und dem ebenfalls im Jahr 2023 novellierten Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) der Bundesregierung ist gesetzlich festgeschrieben, dass erneuerbare Energien im überwiegenden öffentlichen Interesse Deutschlands und der EU liegen.

Der beschleunigte Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieformen deckt sich auch mit den globalen Zukunftsvisionen zahlreicher Expert:innen. In der Delphi-Studie zur Zukunft der Energiesysteme in Deutschland, Europa und der Welt im Jahr 2040 entwickelten mehr als 350 Studienteilnehmer:innen aus 40 Ländern mögliche Szenarien. Die Verschiebung hin zu Erneuerbaren, insbesondere zu Solar-, Wind-und Wasserkraft, entspricht dabei deutlich den mehrheitlichen Erwartungen der Beteiligten.

Auch wenn solche Studien keine hundertprozentig verlässlichen Prognosen darstellen können, sind Effizienzgewinne durch den Umstieg auf erneuerbare Energien schon heute absehbare und teilweise bereits realisierte Realität. Der Übergang zu einer “All Electric Society”, in der regenerativ und CO₂-neutral erzeugter Strom die zentrale Energieform für alle Bereiche der Wirtschaft und des täglichen Lebens darstellt, gilt als vielversprechender Ansatz, um dieses Ziel zu erreichen.

Die “All Electric Society” und “Power to X”

Voraussetzung für die AES ist die sogenannte „Sektorenkopplung“ d.h. die intelligente Vernetzung von Industrie, Energie, Gebäude, Mobilität und Infrastruktur. Werden diese Sektoren digital und kommunikativ miteinander gekoppelt, ist es möglich, alle energieverbrauchenden und energieerzeugenden Bereiche ganzheitlich zu betrachten und das Energieangebot bedarfsorientiert zu steuern. Nachhaltig erzeugte Energie kann so automatisiert und effizient genutzt werden. Möglich wird dies, indem Energie, zum Beispiel aus Windkraft, gespeichert und weiter transportiert wird. Mithilfe von sogenannten „Power to X“-Technologien werden aus elektrischer Energie mittels Elektrolyse energiereiche Flüssigkeiten und Gase wie Wasserstoff oder Methanol. Diese fungieren dann als CO₂-neutrale Zwischenspeicher und werden bei Bedarf weiter transportiert. Genutzt werden kann die weiter transportierte Energie beispielsweise im Mobilitätssektor, bei der Erzeugung von Wärme im Gebäude oder auch in der Industrie.

Die AES ist dabei längst nicht mehr nur eine reine Vision. Es gibt bereits Projekte in der Praxis, die diesen Zielzustand im Kleinen herstellen und das Potenzial anschaulich belegen. Ziel ist es, die gewonnenen Erkenntnisse von Quartieren auf ganze Smart Citys auszuweiten. Ein wegweisendes Beispiel dafür ist der „All-Electric-Society-Park“ von Phoenix Contact im ostwestfälischen Blomberg.

Von der Energieerzeugung über die Umwandlung, Speicherung und Verteilung bis hin zur optimierten Nutzung zeigt der AES-Park auf über 7800 m² Fläche, wie die Zukunftsvision der regenerativen Nur-Stromversorgung Wirklichkeit werden kann. Reale Anwendungen veranschaulichen, wie Sektorenkopplung funktioniert und welche Technologien sie ermöglichen. Mithilfe der aedifion Cloud-Plattform werden die verschiedenen Sektoren und ihre Hardware kommunikativ miteinander vernetzt. Standardisierte Kommunikationsprotokolle und offene Schnittstellen innerhalb der verschiedenen Netzwerke ermöglichen dabei den Austausch von Informationen, frei von Systemgrenzen. Die vorausschauende Steuerung passt den Strombezug der einzelnen Sektoren dynamisch an die Netzbedingungen an und sorgt für einen effizienten Betrieb des gesamten Systems.

Die Rolle des Gebäudesektors in der „All Electric Society“

Der Gebäudesektor könnte in der AES einen bedeutsamen Wandel seiner bisherigen Rolle im Energiesystem erfahren. Durch Demand Side Management, d.h. durch die vollautomatische und netzinteraktive Steuerung des eigenen Stromverbrauchs, sind Eigentümer:innen heute schon in der Lage, flexibel auf Netzbelastungen zu reagieren und ihren überschüssigen bzw. selbst erzeugten Strom gewinnbringend weiter zu vermarkten.

Gebäude haben also, wenn sie automatisiert an die übrigen Verbrauchssektoren gekoppelt sind, das Potenzial, die Energieeffizienz des Systems erheblich zu steigern, einen positiven Beitrag zur Netzstabilität zu leisten und ihre eigenen Energiekosten zu senken. Cloud-basierte Software-Lösungen ermöglichen in diesem Szenario die smarte Verbindung der Bereiche über ein IoT-Framework und interoperable Kommunikationsschnittstellen. So kann Energie gezielter eingesetzt und immer dort zur Verfügung gestellt werden, wo sie benötigt wird. Die Digitalisierung und Automatisierung mithilfe von künstlicher Intelligenz sind in diesem Modell wichtige Türöffner für den Gebäudesektor, dem sich dadurch völlig neue Anwendungsfelder zur Steigerung der Energieeffizienz und zur erfolgreichen Umsetzung der Wärmewende eröffnen.

Mit der Cloud-Plattform die richtigen Voraussetzungen im Gebäudeportfolio schaffen

Offene Schnittstellen und die Verfügbarkeit von Echtzeitdaten sind in Gebäuden entscheidend, um einen wichtigen Schritt in Richtung Sektorenkopplung zu gehen. Durch den Einsatz von offenen und frei konfigurierbaren Kommunikationsschnittstellen können Daten über den Energieverbrauch im Gebäude effizient erfasst, überwacht und analysiert werden. Dies ermöglicht nicht nur eine präzisere Steuerung, sondern fördert auch den nahtlosen Datenaustausch zwischen verschiedenen Technologien und Systemen anderer Sektoren. Interoperabilität und transparente Datenverfügbarkeit, wie sie zum Beispiel durch die aedifion Cloud-Plattform gewährleistet werden, bilden somit die Grundlage für intelligentes Energiemanagement in der All Electric Society und für die Transformation zu einer klimaneutralen Wirtschaft und Gesellschaft.