Wie kann es gelingen, Energieverbrauch zuzulassen und trotzdem das Klima zu schützen? Die Antwort ist die All Electric Society. Das Zukunftsbild beschreibt eine Welt, deren gesamter Energiebedarf ökologisch und wirtschaftlich nachhaltig aus regenerativen Quellen gedeckt wird. Wie schnell es Wirklichkeit wird, hängt davon ab, wie entschlossen jetzt gehandelt wird – denn es gibt nichts, was dafür noch erfunden werden müsste. Mit Produkten, Lösungen und Dienstleistungen für Elektrifizierung, Vernetzung und Automatisierung unterstützt Phoenix Contact Industrie und Gesellschaft auf dem Weg zur All Electric Society. Der führt über die Sektorenkopplung: Sie vernetzt Industrie, Energie, Infrastruktur und Mobilität zu einem Gesamtsystem. So lassen sich Energieerzeugung, -verteilung, -speicherung und -verbrauch ausbalancieren. Aber worauf genau kommt es an jeder Station des Energieflusses an?
Die Energiewende beschleunigen
Beim Thema Energieerzeugung lohnt ein Blick nach Portugal. Dort stammt bereits über die Hälfte des Stroms aus erneuerbaren Energien. Die installierten Kapazitäten zeigen jedoch, dass bisher vor allem Wasser- und Windkraft eine wichtige Rolle spielen – Photovoltaik dagegen wird kaum genutzt. Das ändert sich. Bis Ende 2021 wurden hier Freifeldanlagen mit einer Leistung von insgesamt 1,7GWp errichtet. Die Prognosen bis 2030 liegen bei einem weiteren Zubau von über 9GWp. Einspeiseregler von Phoenix Contact bringen neue Anlagen schnell und unbürokratisch ans Netz, ohne auf das Zertifikat für die Netzkonformität warten zu müssen. Das integrierte PV-Parkmanagement wird unter anderem von sechs der neuen portugiesischen PV-Anlagen genutzt. Es erfasst, verarbeitet und wertet alle anfallenden Daten aus. Dabei arbeiten die Datenlogger mit einem automatischen Erkennungsmodus, weshalb sich alle im PV-Park installierten Systeme einfach per Plug&Play verbinden lassen. Es ist keine Konfiguration notwendig, was die Zeit zur Inbetriebnahme reduziert.
Energie sicher verteilen
Sonne und Wind sind zwar CO2-neutrale Energiequellen, liefern aber schwankende Mengen und sind nicht jederzeit verfügbar. Um trotzdem die benötigte Energie bereitzustellen, braucht es installierte Leistungen in vielen über das Land verteilten Anlagen. Mit dem Ausbau wachsen die Herausforderungen für die Energieverteilung: Netzengpässe und Spannungsschwankungen nehmen zu. Um ihnen zu begegnen, sind zuverlässige Möglichkeiten der Messung und Steuerung wichtig. Die Fernwirktechnik von Phoenix Contact nimmt Strom- und Spannungsmesswerte sowie Status- und Fehlermeldungen auf und übermittelt sie per Fernwirkprotokoll an die Leitstelle des Netzbetreibers. So bekommt er ein exaktes und aktuelles Bild der Anlagen im Netz und kann gegebenenfalls steuernd eingreifen. Gleichzeitig werden statistische Daten über Energieflüsse im Netz gewonnen. Sie sind eine wichtige Entscheidungsgrundlage für einen weiteren potenziell notwendigen Netzausbau. Und auch Fehler im Netz lassen sich durch geeignete Digitalisierung schneller lokalisieren und mittels intelligenter Fernsteuerung zügiger beheben – die Versorgungssicherheit steigt.
Energie bedarfsgerecht wandeln
Wichtig für einen sicheren und effizienten Betrieb der Netze ist außerdem die kurzfristige Energiespeicherung. Die großen Unterschiede durch fluktuierende Erzeugungsleistung aus Photovoltaik- und Windenergieanlagen einerseits und dynamische Verbrauchsspitzen wie durch Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen und Wärmepumpen andererseits machen sie erforderlich. Hier empfehlen sich batterieelektrische Speichersysteme. Sie können im Gegensatz zu Pumpspeicherkraftwerken unabhängig von geografischen Voraussetzungen beliebig dimensioniert und verteilt aufgebaut werden. Dafür bietet Phoenix Contact Anschluss- sowie Steuerungstechnik für ein effizientes Last- und übergeordnetes Energiemanagement. Aber auch in der All Electric Society lassen sich nicht alle Prozesse und Sektoren komplett elektrifizieren. Hier sind Power-to-X-Verfahren gefragt: Sie wandeln Strom aus erneuerbaren Energien in flüssige oder gasförmige Energieträger, welche fossile Brennstoffe ersetzen. Durch Erfahrungen im Bereich Prozessindustrie besitzt das Unternehmen ein Portfolio an Lösungen und Dienstleistungen, die auch in der Power-to-X-Industrie anwendbar sind.
Energie effizient nutzen
Neben der Erzeugung und Nutzung regenerativer Energie ist die Senkung des primären Strom- und Ressourcenbedarfs durch Effizienzmaßnahmen der Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft. Mögliche und erprobte Anwendungsfälle zeigt die PLCnext Factory von Phoenix Contact. Durch minimalinvasives Eingreifen in Bestandsprozesse konnte die Gesamtanlageneffektivität in nur 1,5 Jahren um 11 Prozent gesteigert werden. Dafür kamen externe Blackboxen zum Einsatz: Utility-Metering-, Data-Collection- und Network-Segmentation-Boxen. Das verwendete offene Ecosystem von PLCnext Technology ermöglicht unterschiedliche Konnektivität zur Signal- und Feldebene sowie zur IT- bzw. Cloud-Ebene. So werden Anwendungen zum bedarfsgenauen maschinellen Lernen künstlicher Intelligenzen möglich – und damit die unkomplizierte Nutzung enormer Effizienzpotenziale.
