Security-Maßnahmen mit Hilfe von EC 62443-zertifizierte Komponenten, Systeme und Prozesse in der Ethernet-Kommunikation im Bereich regenerativer Energien umsetzen
Die Energiewende von fossilen zu erneuerbaren Energien beschreibt den Umstieg von den Primärenergiequellen Öl, Gas und Kohle hin zu Wind- und Solarenergie sowie anderen regenerativen Energiequellen. Fossile Energieträger werden heute sowohl direkt verbrannt – beispielsweise zum Heizen oder im Verkehr – als auch in industriellen Prozessen – zum Beispiel zur Herstellung von Stahl – sowie in Kraftwerken für die Erzeugung elektrischer Energie verwendet. Im Jahr 2020 betrug der Anteil erneuerbarer Energien an der elektrischen Energieversorgung rund 45 % [1]. Bei einer Betrachtung des Gesamtenergieverbrauchs belief sich der Anteil erneuerbarer Energie jedoch lediglich auf rund 18 % [2].
Damit sich die Energiewende realisieren lässt, muss also die Menge erneuerbar generierter Energie um Faktoren gesteigert werden. Dabei ist nicht nur die verfügbare Spitzenleistung zu beachten. Vielmehr geht es um eine realistische Bewertung der Möglichkeiten, denn schließlich steht die Windenergie nicht konstant zur Verfügung und die Solarenergie unterliegt ebenfalls natürlichen Schwankungen [3]. Im Vergleich dazu lassen sich die mit fossilen Energien betriebenen Kraftwerke in ihrer Leistung steuern und je nach Bedarf an den entsprechenden Standorten aufbauen (Bild 1).
Mit Sektorenkopplung und Speichern zur stabilen Energieversorgung
Um die aufgeführten Herausforderungen zu adressieren, bietet die All Electric Society mit der Sektorenkopplung verschiedene Möglichkeiten, die sich gegenseitig ergänzen müssen, sodass eine stabile Energieversorgung sichergestellt ist. Bei den Sektoren handelt es sich um die Bereiche Industrie, Energie, Mobilität, Infrastruktur und Gebäude (Bild 2).
Zudem sind die Verbraucher in die Steuerung der Energieverteilung einzubinden, soweit dies technisch und organisatorisch machbar ist. Energie sollte folglich dann verbraucht werden, wenn die Erzeuger sie in großem Maße liefern können, zum Beispiel bei viel Wind oder bei einer kontinuierlichen Sonneneinstrahlung. Die energetische Steuerung umfasst darüber hinaus die Speicherung nichtelektrischer Energie, beispielsweise in Form des Einlagerns von Warmwasser in Speichern. Schon heute werden Wärmepumpen so angesteuert, dass sie außerhalb der Hauptverbrauchszeiten die Speicher füllen. Die Energiespeicherung unterstützt somit beim Ausgleich von Versorgungsschwankungen. Derzeit befinden sich zahlreiche Optionen in der Diskussion: von zentralen Lösungen wie Pumpspeicherkraftwerken bis zu dezentralen Konzepten, zum Beispiel der Nutzung der in den Elektroautos verbauten Batterien [4]. Die dezentrale Speicherung könnte sich als gute Kombination mit der ebenso dezentralen Energieerzeugung erweisen (Bild 3).