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5G: wie eine Mobilfunktechnologie den Energiesektor managen kann

31. März 2023

Der Energiesektor ist aufgrund der Energiewende im Umbruch. Neue Energien erhöhen die Komplexität im Energiemarkt und Ziele, wie sie in der Energiestrategie 2050 und der 2000-Watt-Gesellschaft verankert sind, lassen sich nur mit neuen Technologien erreichen. Denn erneuerbare Energiequellen verändern die Energiewertschöpfungskette und Konsumenten werden zunehmend auch zu Produzenten (Prosumern). Sie speisen Energie in das Netz und verbrauchen es gleichzeitig. Eine wichtige Komponente, um die zunehmende Komplexität im Energiebereich zu reduzieren, ist 5G.

Der Energiemix hat sich durch die Entwicklung neuer Energien stets weiterentwickelt und sich in den letzten Jahren vergrössert. Gleichzeitig haben neue Energien andere Anforderungen an die Beschaffung von Primärenergieträgern, an deren Umwandlung in Nutzenergie wie Strom und Fernwärme und an den Transport der Nutzenergie zu den Verbrauchern. Auch der Konsument steht stärker im Fokus. Er wird zunehmend auch zum Produzenten von Energie. War es früher noch ein einseitiger Stromfluss vom Produzenten zum Konsumenten ist es heute vielmehr ein Kreislauf zwischen Verteilungs- und Übertragungsnetzen. Energie wird nicht mehr nur noch zentral bereitgestellt, sondern dezentral über eine Vielzahl an kleineren Anlagen, verstärkt bei den Stromverbrauchern vor Ort. Neue Energien im Energiemix erhöhen die Komplexität im Energiemarkt und verändern die Wertschöpfungskette. Gemäss einer jüngst erschienen Studie kann mit 5G die Komplexität im Energiesektor dank der 5G-Konnektivität reduziert werden.

Smart Grids: das non-plus ultra für einen effizienten Energiesektor
Smart Grids spielen in der dezentralen Energieversorgung – ein Trend, der sich mit der Erfüllung der Energiestrategie 2050 und der 2000-Watt-Gesellschaft weiter intensivieren wird – eine besonders zentrale Rolle. Dezentralität ist eines der dominanten Strukturmerkmale erneuerbarer Energien. 

Die Vielzahl an kleinen Anlagen sowie die hohe Volatilität erneuerbarer Energien in dezentralen Systemen erschweren die Koordination innerhalb der Energiewertschöpfungskette. Denn bekanntlich scheint die Sonne und weht der Wind nicht den ganzen Tag. Smart Grids steuern diese vielen kleinen Anlagen intelligent. Sie verbinden diese zu einem flexiblen und gesamtheitlichen Stromnetz und stellen innerhalb des Netzes den Informationsaustausch sicher, mit dessen Hilfe die Stromerzeugung, der Verbrauch und die Speicherung dynamisch gesteuert werden können. 

In einem Smart Grid verbindet moderne Kommunikationstechnik den Austausch elektrischer Energie aus einer Vielzahl an Energiequellen mit Konsumenten verschiedener Verbrauchsprofilen intelligent. Gleichzeitig werden Schwankungen bei der Energieerzeugung und dem Energieverbrauch ausgeglichen. Überschüssige erneuerbare Energie kann in das Stromnetz integriert werden und das Netz bleibt optimal ausgelastet. Insgesamt optimieren sie mittels vorhandener Informationen aus Sensoren und Messgeräten die Nutzung und den Betrieb von dezentralen Systemen. 

So stellen zum Beispiel in einem Smart Grid autonome Geräte und Gebäude sicher, dass zeitunkritische Tätigkeiten dann ausgeführt werden, wenn viel Strom im Netz vorhanden ist. Damit geht keine überschüssige Energie verloren. Oder in der Gebäudeautomation können Umweltdaten zu Wetter, Temperatur und Luftfeuchtigkeit einen Beitrag zur effizienteren Steuerung von Heizungen, Sonnenstoren oder Klimaanlagen leisten, und so den Energieverbrauch senken. Langfristig ist auch die präzise Steuerung der Infrastruktur von ganzen Wohnquartieren oder Städten denkbar. 

5G als Manager im Energiemarkt
Damit einher gehen höhere Anforderungen an die Konnektivität von System und Datenvolumen. Anlagen müssen miteinander vernetzt sein und mobile Daten zur Kommunikation zwischen den Anlagen müssen in Echtzeit ausgetauscht werden können. Zur Bewältigung dieses deutlich komplexeren Energiemanagements schaffen neue Mobilfunktechnologien wie 5G eine wichtige Grundlage.  Die verbesserten Eigenschaften von 5G sind eine wichtige Voraussetzung für den Umgang mit der zunehmenden Komplexität im Energiesektor und zur Steuerung von Smart Grids, die eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen. Solche Systeme bedingen eine zuverlässige und schnelle Vernetzung unzähliger räumlich breit verteilter Sensoren, Geräte und Systeme. Das ermöglicht 5G genauso wie die Möglichkeit, eine grössere Anzahl von unterschiedlichsten Sensoren in Echtzeit miteinander zu verbinden. Die Mobilfunktechnologie befindet sich zwar noch in der Entwicklung, bietet aber bereits Anwendungsfälle für den Datenaustausch in Echtzeit, die automatische Erkennung von Netzfehlern, die Automatisierung der Verteilung, das vernetzte Aufladen von Elektrofahrzeugen sowie die Energieverwaltung und -optimierung von Gebäuden.

Gleichzeitig ist die 5G-Technologie der nachhaltigste Standard von allen Mobilfunkgenerationen. Die Daten im Energiemarkt können effizienter und energiesparender übertragen werden. So benötigt die neuste Mobilfunktechnologie nur 0.2 Watt für die Übertragung eines Megabytes Daten. Das sind fast 10'000-mal weniger als mit 2G respektive zehnmal weniger im Vergleich zur heutigen Technologie 4G.

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