«Angesichts einer zunehmend dezentralen Energiebereitstellung, vor allem durch die vermehrte Einspeisung von Solar- und Windenergie, braucht es mehr Anstrengungen und Investitionen zur Modernisierung der Energienetze für Strom, Gas und Wärme», so Prof. Dr. Hans-Rudolf Schalcher, Präsident der Leitungsgruppe des Nationalen Forschungsprogramms «Energiewende» (NFP 70). «Zugleich eröffnen die Digitalisierung, innovative Speicher- und Lastmanagementverfahren sowie dynamische Tarifmodelle neue Möglichkeiten», fährt Schalcher fort. Die nun veröffentlichte Synthese «Energienetze» des Nationalen Forschungsprogramms «Energie» gibt konkrete Handlungsempfehlungen für verschiedene Akteure.

Acht Schritte in die Energiezukunft
Der Weg der Energie von den Energiebereitstellern zu den -bezügern führt in den allermeisten Fällen über Energienetze. Veränderungen dieser Netze betreffen ein breites Spektrum von Anspruchsgruppen: Privathaushalte und Betriebe, Energiebereitsteller und -verteiler, öffentliche Verwaltung und Politik.

Die folgenden Empfehlungen richten sich jedoch nur an jene Anspruchsgruppen, die einen direkten Einfluss auf die künftige Gestaltung der Energienetze haben, namentlich an:

• Privathaushalte und Betriebe als Energiebezüger
• Energieversorger, unterteilt in Energiebereitsteller und Energieverteiler
• Politik (Bund, Kantone, Gemeinden)

Zudem werden in erster Linie Empfehlungen formuliert, die sich aus den Forschungen des NFP «Energie» ableiten lassen und die im Hinblick auf die Transformation des Energiesystems relevant sind.

1. Prozesse, Anlagen und Geräte flexibilisieren!
Im Stromnetz ist Stabilität essenziell. Wird mehr Energie aus den volatilen neuen erneuerbaren Energiequellen eingespeist, braucht es als Gegengewicht mehr Flexibilität, etwa in Form von Speichermöglichkeiten.

Die Energiestrategie 2050 sieht vor, dass neue erneuerbare Energiequellen wie PV und Windkraft ins Energiesystem integriert werden. Eine Voraussetzung dafür ist mehr Flexibilität – nur sie kann Netzstabilität gewährleisten. Flexibilitätsquellen gibt es seitens der Energiebereitsteller und der Energiebezüger. Diese Quellen sollen kosteneffizient und technologieneutral genutzt werden können. Dazu leistet Digitalisierung einen wichtigen Beitrag, z. B. im Bereich Internet of Things oder Smart Meters.

Die Flexibilität der Energiebezüger lässt sich mittels Laststeuerung erreichen – etwa bezüglich Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen. Ohne deren Flexibilisierung würden beträchtliche Netzausbauten im Verteilnetz nötig. Bei der Beschaffung von Produktionsanlagen (Betriebe), von Hauhalt-, KIT- und anderen Geräten (Haushalte und Betriebe) sowie bei der Einführung von Betriebsprozessen muss deshalb darauf geachtet werden, dass diese entweder selbst für einen flexiblen Energiebezug ausgelegt sind oder über eine intelligente Steuerung einem flexiblen Betrieb unterworfen werden können.

2. Digitalisierung sicher einsetzen!
Die Digitalisierung unseres Energiesystems birgt Risiken, die rechtzeitig erkannt und wirkungsvoll beherrscht werden müssen.

Die Risiken der Digitalisierung betreffen alle Akteure. Sie verunsichern viele von ihnen und können die Umsetzung der Energiestrategie 2050 behindern. Dabei stehen folgende Gefahren im Vordergrund:

• Risiken von Cyber-Attacken, welche die Versorgungssicherheit massiv bedrohen;
• Risiken für die Privatsphäre und die persönliche Freiheit wegen unzureichenden Datenschutzes. Den Energieverteilern kommt im Hinblick auf die Transformation des Energiesystems die grosse Verantwortung zu, Ängste und Verunsicherungen der Energiebezüger ernst zu nehmen und wirkungsvolle, vertrauensbildende Massnahmen zur Beherrschung der Gefahren und zur Gewährleistung des Datenschutzes umzusetzen.

3. Effektive Tarife und Gebühren schaffen!
Mit dynamischen Tarifmodellen lassen sich Flexibilität und Verursachergerechtigkeit fördern.

Flexibilität ist nicht nur für die technische Seite der Energienetze von zentraler Wichtigkeit. Gebühren und Tarife müssen ebenso flexibel gestaltet werden, um Entwicklungen nicht zu behindern. Die Netztarife und -gebühren werden so ausgestaltet, dass räumliche und zeitliche Flexibilität ausreichend vorhanden ist und diese wirtschaftlich korrekt abgegolten wird. Gleichzeitig müssen Fairness, Verursachergerechtigkeit und Umweltauswirkung berücksichtigt und gegeneinander abgewogen werden. Dazu ist eine Modernisierung der Tarife, der Datenverfügbarkeit und der Abrechnungssysteme nötig.

4. Die Synergien verschiedener Energieträger nutzen!
Die verschiedenen Energienetze dürfen nicht länger einzeln betrachtet werden – sie sind Teil eines Gesamtsystems, das vielfältige Synergien bietet.

Strom-, Gas- und Wärmenetzbetreiber klären ab, welche Vor- und Nachteile sich aus der Gesamtoptimierung aller Energienetze auf der regionalen Ebene ergeben. Es gilt, die Synergien der Sektorkopplung konsequent zu nutzen. Die Projekte des NFP «Energie» zeigen, dass die integrale Gesamtbetrachtung des Energiesystems für die Energienetze vorteilhaft ist. Um das Energiesystem in seiner Gesamtheit optimieren zu können, muss das Gärtchendenken der einzelnen Energieträger und -bezüger aufgebrochen und durch eine Gesamtstrategie ersetzt werden. Ebenso müssen bestehende netzspezifische Regulierungen integral überdacht werden.

5. Rahmenbedingungen mit Spielraum schaffen!
Das Energiesystem benötigt stabile Rahmenbedingungen – aber auch Spielraum.

Die schweizerischen Regulierungen bilden, zusammen mit den Modalitäten des europäischen Energiesystems und den wirtschaftlichen und finanziellen Gegebenheiten, die Rahmenbedingungen für die Entwicklung des Energiesystems. Sie definieren den technischen und den ökonomischen Spielraum aller Akteure und können je nach Ausprägung förderlich oder hinderlich sein. Die Politik muss stabile Rahmenbedingungen mit genügend Spielraum schaffen. Die Rahmenbedingungen müssen stabil sein, weil Investitionen in die physischen Infrastrukturen des Energiesystems einen Zeithorizont von mehreren Jahrzehnten haben. Und sie brauchen Spielraum, weil die Technologie sich rasch entwickelt, die Digitalisierung weitere Innovationen ermöglicht und sich auch wirtschaftliche Gegebenheiten wandeln.

6. Digitalisierung rasch vorantreiben!
Um die Ziele der Energiestrategie 2050 zu erreichen, müssen die Potenziale der Digitalisierung ausgeschöpft werden.

Die Digitalisierung ist eine Bedingung für eine kosteneffiziente und marktbasierte Einbindung von dezentralen Energiebereitstellern sowie für einen effizienten Netzbetrieb inklusive Speicherung.

Besonders in den Verteilnetzen kann die Einführung neuer Leitsysteme die Einbindung der vielen dezentralen Energiequellen verbessern und die Flexibilität steigern. Laststeuerung beim Energiebezüger soll eine wichtige Funktion dieser Systeme für ein stabiles Netz sein. Die dazu notwendigen Technologien und Verfahren basieren auf grossen Datenmengen, komplizierten Algorithmen und Maschinenlernen – auf Digitalisierung. Ohne diese bislang nur zum Teil vertrauten Hilfsmittel lässt sich das immer komplexer werdende Energiesystem nicht steuern – und damit auch nicht beherrschen.

7. Flexibilität schaffen und verkaufen!
Flexibilität ist, gerade im Stromnetz, eine wertvolle Ressource – und muss zu Marktpreisen entschädigt werden.

Je grösser die Zahl der Energiebereitsteller mit schwankender Einspeiseleistung ist, desto höher wird der Bedarf an Flexibilität. Es stellt sich die Frage, wie Flexibilität künftig geschaffen, gehandelt und abgegolten werden soll – zum Beispiel analog zu den heutigen Bestimmungen hinsichtlich des Bereitstellens von Frequenzregelung. Die Kopplung von Energiesystemen eröffnet ein grosses Flexibilitätspotenzial. Energiespeicher können die Flexibilität zusätzlich erhöhen. Energiebereitsteller legen bei der Planung neuer und beim Umbau bestehender Anlagen besonderes Gewicht auf das Schaffen zusätzlicher Flexibilität. Sie entwickeln neue Geschäftsmodelle, um Flexibilität als Dienstleistung anbieten zu können.

8. Integration in das europäische Energiesystem vorantreiben!
Die Schweiz ist in Energiefragen keine Insel, sondern mit Europa verbunden. Die Einbindung der Schweiz in Europa muss deshalb rasch geklärt werden.

Gerade mit Bezug auf das Energiesystem ist die Schweiz stark von den Entwicklungen in Gesamteuropa abhängig. Es gilt, diese möglichst aktiv mitzugestalten. Insbesondere der grenzüberschreitende Handel mit Strom ist von zentraler Bedeutung für die Netzstabilität und die langfristige Versorgungssicherheit. Dazu ist ein Stromabkommen mit Europa eine zwingende Voraussetzung.

Text: Nationales Forschungsprogramm «Energiewende» (NFP 70/71)