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Energie 4.0 im Überblick (2)

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Energie 4.0 im Überblick (2)
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5
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Dieses Material ist Teil der Lehr-Lern-Materialien von "OER4EE - Technologien für die Energiewende" und zugleich Bestandteil der Lehrveranstaltung Energie 4.0, Kapitel 1. Inhalt dieses Screencasts: Energie 4.0 im Überblick: Einstieg (1)
Keywords
Computer animation
Computer animationDiagramProgram flowchart
Computer animation
Transcript: German(auto-generated)
Kapitel 1, Energie 4.0 im Überblick. Inhalt des Kapitels, wir beschäftigen uns zunächst damit, was Energie 4.0 eigentlich ist als Begrifflichkeit, wir beleuchten wichtige Akteure, ich gebe Ihnen eine Reihe von Projektbeispielen
aus meinem eigenen Kontext, weil ich dazu halt Aussagen veröffentlichen kann. Ich zeige aktuelle Lösungsansätze allgemeiner in Form einer ersten Übersicht, beleuchte einige zentrale Herausforderungen und stelle dann einen Demonstrator vor, den wir erarbeitet haben und Workflows mit
denen wir uns beschäftigen werden. Lernziele des Kapitels, begriffliche Abgrenzungen sollten Sie nachher im Kopf haben, einen Rundumblick zu wesentlichen Akteuren sollten Sie gemacht haben, eine erste Sichtung relevanter Themenfelder und ein erstes Verständnis der Herausforderungen.
Was also ist Energie 4.0? Man kann eine Internetrecherche dazu machen und ich zeige Ihnen einige Beispiele, die man dazu finden kann. Es sind nur Beispiele, sie werden anderes und viel mehr finden. Man kann beim Bundesministerium für Wirtschaft und Energie entsprechende Projekte
durchschauen, da gibt es eine Menge Beispiele. Zum Beispiel gibt es die Plattform Industrie 4.0 und ich habe eine Seite zitiert, die man nutzen kann, um sich einen Überblick zu verschaffen, was eigentlich dieses 4.0 bedeutet. Konkreter vielleicht für unser Thema gibt es etwa das Projekt NEW oder New 4.0,
was von 2016 bis 2020 als offizielle Laufzeit hat. Corona bedingt können die natürlich immer auch ein bisschen verlängert werden. Da gibt es eine Webseite zu, das ist ein Forschungsprojekt und dort kann man auf der Webseite als Zitat finden, dass dieses 4.0 die Schwelle zur vierten industriellen
Revolution beschreibt. Das gilt allgemein auch für Industrie 4.0. Die Digitalisierung der Industrie und die intelligente Vernetzung der Systeme im Rahmen der Energiewende ist aber dann eben mit Energie 4.0 gemeint. Jedenfalls sieht natürlich das konkrete Projekt das so. In dem Projekt selber
inhaltlich geht es um die norddeutsche Energiewende. 4,5 Millionen Einwohner, die dort leben, sollen bis 2035 zu 100 Prozent mit regenerativen Strom versorgt werden. Ziel dabei ist, dass es sicher zuverlässig gesellschaftlich akzeptiert und mit deutlichen CO2 Einsparungen zu erreichen. Was hat das jetzt
mit Energie 4.0 zu tun? Dieses Projekt erforscht eben darum, das Ganze auch über eine intelligente Vernetzung der Systeme zu machen. Dazu braucht es viel Messdaten, viel Datentransport, viel Rechnerei, sage ich einmal. Es ist also nicht nur eine technische Herausforderung im klassischen
technischen Bereich, an den Sie vielleicht zu denken, sondern es hat ganz viel mit informationstechnischen Themen zu tun. Das ist also ein guter Aufhänger, auch für das, was wir machen. Ich möchte Ihnen neben diesen, ich sage mal, klassischen Forschungsprojekten, die seriös zu Werke gehen, auch eine ganze Reihe von anderen Aspekten zeigen. Wenn ich das seriös so betone,
dann heißt das, sie sollen sensibilisiert sein, dass sie im Netz eine Menge Infos und Akteure finden werden und sie immer gut beleuchten müssen, mit wem haben sie es denn da gerade zu tun. Ein Beispiel, es gibt die deutsche Energieagentur DENA. Das klingt ein bisschen wie Bundesnetzagentur.
Dieses Agentur hinten dran, das vermittelt so ein bisschen, insbesondere Menschen, die mit der Bundesnetzagentur zu tun haben, das sei eine offizielle Einrichtung der Bundesrepublik Deutschland. Das ist aber nicht in jedem Falle so. Die Bundesnetzagentur ist eine solche Einrichtung. Die
deutsche Energieagentur DENA nicht. Das ist ein Unternehmen und entsprechend sollten sie alles, was sie publizieren, nicht gleich ab tun, aber eben in diesem Kontext passend beleuchten. Sie können bei der DENA eine Studie finden, zum Beispiel diese Webseite hier, wird sie darauf
leiten, beziehungsweise auch die Plattform Digitale Energiewelt und da haben sie es dann auch gleich mit einer ganzen Reihe von prominenten Vertretern zu tun, zum Beispiel dem IT-Konzern SAP und dem Telekommunikationsausrüster Huawei. Wir wollen jetzt nicht über die Qualität dieser unterschiedlichen
Konzerne diskutieren, sondern ich zeige ihnen das einfach als Beispiele, mit wem sie es da auch noch zu tun haben. Wir würden ja erstmal erwarten, dass da Energieunternehmen stehen. Die üblichen Branchen verdächtigen vielleicht aber nein. Der IT-Branchenriese SAP und der Telekommunikations-Branchenriese Huawei finden sie dort. Digitalisierung im Energiebereich hat also
auch noch mit weiteren Unternehmen zu tun, die sie eigentlich aus ganz anderen Kontexten kennen. Ich habe ihnen einen Wurdel erstellt zur DENA-Leitstudie integrierte Energiewende, um ihnen ein bisschen im Überblick zu zeigen, was denn da wohl Inhalt einer solchen Leitstudie ist.
Wir benutzen das, um uns dem Thema Energiewende und Digitalisierung weiterzunähern und ein bisschen zu beleuchten, welche Akteure da eigentlich welchen Blickwinkel haben. Bei der DENA-Leitstudie ist es nun so, dass technologisch orientierte Begriffe diese Studie prägen. Eine Witz an der Sache ist,
dass das Wort Digitalisierung nur an zwei Stellen im Text erscheint, bei 52 Seiten. Das finde ich auffällig. Also das, was man bei Energiewende so erwarten würde natürlich, ich jedenfalls, Sektoren finden sie dort. Dunkelflaute, das werden wir auch später noch beleuchten. Eine Reihe von anderen Sachen, natürlich auch Versorgungssicherheit und Energieträger und erneuerbar natürlich und was
sie so alles haben können, synthetische Kraftstoffe, Überleitungshybrid, LKW und was auch immer. Also relativ technologisch. Demgegenüber kann man sich den Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft anschauen, BDEW. Da geht es vorwiegend allerdings muss man aufpassen um den wirtschaftlichen Teil,
wirklich nicht den netzorientierten Teil. Und wenn man sich da das BDEW-Dossier zum Thema Digitalisierung anschaut, umgekehrt, die schauen sich damit zu beschäftigen und das ein Bordel erstellt, dann fällt einem auf, da geht es im Wesentlichen um digitale Energiewirtschaft. Also
klar geht es zentral um Digitalisierung, klar, so heißt das Ding ja auch. Da geht es aber nicht so sehr um den technischen Teil. Natürlich wird Energiewende diskutiert, Zukunft, aber sowas wie Datenströme natürlich, klar. Aber sie werden nicht alle so viele technisch orientierte Methoden und Begriffe dort finden. Also technisch im Sinne von Ingenieurs, technisch, wie wir das eben vielleicht
gesehen haben. Also Sektorkopplung zum Beispiel ist da überhaupt kein Punkt. Ganz interessant, also da scheint es noch einen gewissen Spalt zu geben, je nachdem aus welcher Blickwinkel man dieses Thema betrachtet und auf welcher Seite der Wertschöpfungskette man da steht. Weitere
Beispiele aus der Wirtschaft, um dem Ganzen noch ein bisschen mehr Fleisch zu geben. Sie finden beispielsweise Artikel von 2015 von einer Firma namens Energieheld. Das ist ein Unternehmen im Bereich der energetischen Gebäudesanierung. Das einzige natürlich, ich gebe nur Beispiele, mache keine Werbung für konkrete Fälle hier, aber mit konkreten Beispielen muss man hier an dieser
Stelle natürlich auch arbeiten. Die haben damals schon in einem Artikel auf der Webseite geschrieben Industrie 4.0 als große Chance für die Energiewende. Das Wort Energie 4.0 stammt natürlich nicht von mir, auch diese Verbindung nicht Industrie 4.0 mit Energiewende. Das ist
ein Thema, was schon seit Jahren diskutiert wird und da finden sie ganz konkret auch mal ein Beispiel. Energie 4.0 gibt es als Wortprägung auch in dieser Form hier, wie ich es hier zitiert habe, digitale Transformation, Dekarbonisierung und Dezentralisierung der Energieversorgung, DDD für Energie 4.0. Das kommt nun wiederum aber gar nicht so sehr aus dem technischen Bereich.
Das ist ein Beispiel eines Forums mit diversen Beteiligten im Wesentlichen aus der Wirtschaft, digital fürstenbergforum.de. Sie finden Digitalisierung der Energiewende als Schlagwort bei Anwaltskanzleien und ich habe ihnen nur mal ein Beispiel hier genannt. Interessant,
Juristen scheinen sich damit auch intensiver zu beschäftigen. Das werden sie im Laufe der Veranstaltung auch an manchen Stellen heraus hören, warum das eigentlich so ist. Digitalisierung ist ein zentraler Bestandteil der Energiewende, das sagen logischerweise Firmen wie Next-Kraftwerke, die virtuelle Kraftwerke erstellen. Was das ist, werden wir auch im Laufe der Veranstaltung
kennenlernen. Jetzt haben sie also bereits eine gewisse Vorstellung davon, worum es wohl gehen wird und was Energie 4.0 heute so umreißt. Es gibt keine exakte Definition dieses Begriffs, das ist auch vielleicht gar nicht notwendig. Energiewende und Industrie 4.0, das ist das,
was wir unter Energie 4.0 verstehen wollen. Energiewende, das meint eben, dass der Energiesektor im Umbruch ist. Erneuerbare Energien statt Fossiler, Atomausstieg, CO2-Reduktion, Klimaschutz, Netzausbau, Smart Grids, neue Geschäftsmodelle, all das und mehr umfasst
dieser Begriff. Und die aktuellen Schlagworte aus der Wirtschaft, Digitalisierung, digitaler Wandel, Industrie 4.0, Datenökonomie und was auch immer sie so finden, das ist der Schwerpunkt, der hier an dieser Stelle eben noch dazu kommt. Wir können uns das auch noch einmal visualisieren, das ist meine Sicht der Dinge. Ich habe diese Grafik erstellt mit Hilfe von freizugänglichen
lizenzfreien Abbildungen. Also diese Grafik hier dient mir der Illustration, der Sachverhalte. Ich hoffe, dass Ihnen das auch den Zugang etwas erleichtert. Das soll unser Energiesystem andeuten jedenfalls und die wesentlichen Infrastrukturen, die wir dort haben. In
blau sei einmal das Stromnetz angedeutet und in diesem dunkleren Grün das Gasnetz. Ich habe kein braun oder ähnliches gewählt, weil das Gasnetz heute jedenfalls, wenn es auch von dem Gas,
was es durch die Gegend transportiert her, grüner wird, in der Tat auf dem Weg auch zu einer grüneren Infrastruktur ist. Das ist eine bewusst gewählte Farbe. Sie haben an Stromnetz angedockt, zum Beispiel Windparks. Wir haben heutzutage einen Haufen Häuser, die Photovoltaikanlagen haben. Manchmal haben sie auch Speicher. Es gibt ein paar E-Autos, noch nicht so viele. Ich habe jetzt hier
nicht die einzelnen großen APV-Farmen gezeigt, die es in Deutschland ja durchaus schon gibt. Die können Sie sich auch noch dazudenken, auch an Stromnetz angeschlossen. Wir haben heute natürlich mehr als Autos zu diskutieren. Zur Mobilität gehören natürlich auch schiedengebundene Fahrzeuge wie
dieser Triebwagen hier oder Busse usw. Natürlich auch LKWs, Schiffe, Flugzeuge. Wir haben Häuser unterschiedlicher Größe zu diskutieren, Gewerbe, Unternehmen, die Industrie, die selber natürlich auch Anschlüsse haben. So etwa können Sie sich die Welt vorstellen. Wir sind ein bisschen erneuerbar
geworden, aber so richtig durchschlagend ist das noch nicht. Und was vielleicht auch noch fehlt, diese beiden Netze hier, Strom und Gasnetz, haben noch keine sehr entscheidende Verbindung miteinander. Gaskraftwerke okay, aber das ist es im Wesentlichen auch. Und was jetzt hinzukommt, so nach und nach, Anfänge sind gemacht, aber das muss ausgebaut werden, ist, dass wir uns wirklich
Richtung Energie 4.0 bewegen. Natürlich bleiben die Windparks da, aber Sie sehen jetzt überall mehr Photovoltaikanlagen, viel mehr Speicher natürlich. Wir können uns hier an diesen Stellen Triebfahrzeuge vorstellen, die natürlich nicht mit Diesel oder nur mit Strom durch die Gegend fahren,
vielleicht auch Wasserstoffkonzepte haben, insbesondere um die Diesel-Triebwagen zu ersetzen. Bei Bussen können Sie sich E-Busse und auch H-Busse, also mit Wasserstoff betriebene Busse vorstellen. Bei uns ganz in der Gegend gibt es eine ganze Reihe davon. Schauen Sie mal in Hürt und in Brühl. Die RVK fährt mehr als 30 Busse, bald sind es mehr als 50 Busse bereits in der
Gegend rum, die nicht reine E-Busse sind, sondern die mit Wasserstoff den Strom für den Bus erzeugen während der Fahrt. Und wir müssen natürlich auch unsere Industrie viel intensiver umbauen und dann sehen Sie hier auch an vielen vielen Stellen Verbindungen zwischen den Netzen, viel mehr als
wir sie heute haben, auch im Sinne der Speicherung und das Gasnetz kann ein Puffer sein für Energie, also zum Beispiel Windparks produzieren einen Überschuss an Strom, der gar nicht im Stromnetz aufgenommen werden kann. Man kann sich Speicher daneben vorstellen, das ist aber für viel Strom
gar nicht so simpel und sicher sind Batterien keine so gute Idee. Sie können aber über Elektrolyse umwandeln und im Gasnetz landen, ein Beispiel der Sektorkopplung nur. Und dann habe ich Ihnen hier diese WLAN-mäßigen Symbole aufgezeichnet, die dienen natürlich dazu zu zeigen, dass wir alle überall Daten messen, durch die Gegend schicken müssen, durch kabelgebundene oder eben nicht
kabelgebundene Netze. Da kommen dann natürlich auch Telekommunikationsausrüster wieder ins Spiel, um diese ganzen Daten zu transportieren, so schließt sich dann der Kreis. Und diese Abbildung wäre dann im Unterschied zu dem, was wir aktuell in rudimentärer Form vorfinden, dasjenige,
worauf wir hinsteuern. Was man an dem Bild bereits sieht, es ist deutlich voller, es ist deutlich vernetzter. Das zeigt Ihnen bereits eine Herausforderung. Wir haben gleichzeitig mit viel mehr Akteuren zu tun, die sich in irgendeiner Form ja auch einigen müssen. Strom und Gasnetz gehen zusammen, das bedeutet eine gemeinsame Planung. Sie haben als Hausbesitzer die Qual der Wahl,
was sie denn eigentlich installieren. Die Unternehmen haben sich auf vielfältigere neue Diskussionen und Verhandlungen einzustellen mit den Energieunternehmen, mit ihrem eigenen Umbau natürlich, das gleiche in der Mobilität und so weiter. Also alle Sektoren, die man da betrachten kann, sowohl technologisch als auch von den Nutzergruppen her, sind da betroffen und müssen
lernen, besser miteinander klarzukommen. Und es wird Sicherheitsaspekte natürlich geben. Immer mehr Daten werden durch die Gegend ohne Kabel, ohne zu intensive Sicherheitsvorkehrungen geschickt. Da muss man ein Auge drauf haben, dass uns das System nicht zu anfällig wird aus Datenschutz
und anderen Sicherheitsbedenken heraus.