Der Umbau der Stromnetze steht weltweit ganz oben auf der Agenda

In aller Kürze

• Die heutigen Stromnetze sind weltweit marode, ineffizient und störanfällig
• Die „Netze der nächsten Generation“ sind in der Lage, die Nachfrage zu steuern und eine dezentrale Versorgung sicherzustellen
• Die für die Energiewende nötigen Technologiebausteine gibt es bereits, doch es sind massive Investitionen erforderlich

Die Energiekrise, die vor allem Europa, aber auch den Rest der Welt derzeit in Atem hält, führt uns, zusammen mit der schweren Dürre in den Ländern der nördlichen Hemisphäre eindringlich vor Augen, dass der Umstieg von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien nicht nur aus ökologischen, sondern auch aus Sicherheitsaspekten schnell vorangetrieben werden muss. Entscheidende Voraussetzung für den Umstieg ist die Neugestaltung bzw. der Umbau der Stromnetze, sodass dezentral erzeugte Energie eingespeist und die Nachfrage dynamisch gesteuert werden kann. Schätzungen der Internationalen Energieagentur zufolge müssen die globalen Investitionen in die Stromnetze von etwa 260 Mrd. US-Dollar im Jahr 2020 bis 2030 auf 820 Mrd. US-Dollar pro Jahr steigen, um die zur Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau erforderlichen Projekte für erneuerbare Energien zu finanzieren.

Die aktuellen Netze sind nicht mehr zweckmäßig

Das „alte“ Netzkonzept basiert hauptsächlich auf mit fossilen Brennstoffen betriebenen Erzeugungskapazitäten, die sich an sorgfältig ausgewählten strategischen Standorten befinden und in einer Richtung zu den Verbrauchern fließen. Fossile Brennstoffe wie Kohle waren nicht nur reichlich vorhanden und billig, sondern auch gut zu steuern, da man die Stromerzeugungskapazitäten relativ schnell hoch- oder runterfahren konnte. Die aktuellen Infrastrukturen jedoch sind veraltet und oft nicht in der Lage, neue, dezentrale Versorgungsquellen effizient zu erschließen, extremen Wetterbedingungen2 standzuhalten oder neue Nachfragequellen beispielsweise aufgrund der Elektrifizierung von Fahrzeugen zu bedienen.

Das künftige Netzdesign dürfte auf kurze Sicht ein Element der Grundlastkraft wie Wasser- oder Kernkraftwerke enthalten, die nicht wetterabhängig sind. Hinzu kommen erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie, und zwar in erheblich größerem Umfang. Dazu sind neue und Ersatz-Fernübertragungsleitungen erforderlich, die den Strom auch von entlegenen Standorten wie Offshore- oder Wüstengebieten zu Knotenpunkten führen, wo der Strom für die lokale Verteilung auf eine niedrigere Spannung gebracht wird.

Zudem werden traditionelle Verbrauchsstandorte wie Wohnhäuser oder Fabriken zusätzlichen Strom über Verbindungsleitungen in das allgemeine Netz einspeisen. Die zunehmende Komplexität und horizontale Integration des Netzes wird von Knotenpunkten mit direkter Datenübertragung von den Verbrauchsstellen bzw. von der Schnittstelle zwischen Netz und Verbrauchern aus verwaltet werden. Wenn die Versorger bessere Informationen über den Verbrauch und die Versorgung der Endverbraucher haben, lassen sich die Stromflüsse in Echtzeit optimieren. Die Bewältigung von Nachfragespitzen und die Senkung der Spitzenlast werden unmittelbare Vorteile in Bezug auf Kosten und Versorgungsverlässlichkeit mit sich bringen, was den investitionsintensiven Bau neuer Stromleitungen rechtfertigt.

Wie ist der Stand der Dinge?

Der Netzausbau schreitet voran, da erneuerbare Energiequellen in Betrieb genommen werden und die veraltete Infrastruktur ersetzt werden soll. Im Laufe dieses Jahrzehnts dürfte das strategische Engagement auf Bundesebene in den USA bzw. auf EU-Ebene in Europa zunehmen, um intelligentere, effizientere und widerstandsfähigere Netze aufzubauen. Nachfolgend fassen wir den Stand der Dinge in den drei großen Wirtschaftsblöcken zusammen, der jedoch im Rest der Welt ähnlich ist. So hat beispielsweise der australische Netzbetreiber Aemo kürzlich seinen Plan für das künftige Stromnetz veröffentlicht, und auch Japan modernisiert seine Stromnetze, um den Umstieg auf erneuerbare Energien zu ermöglichen.

Europa

Nach dem unerwarteten Stopp der Gaslieferungen aus Russland und dem daraus resultierenden massiven Anstieg der Strompreise befindet sich Europa in Sachen Energiepolitik derzeit in unruhigem Fahrwasser. Auch wenn die Situation erst einmal Panik auslöst und im kommenden Winter3 für reichlich Konfliktstoff zwischen den EU-Mitgliedsstaaten sorgen dürfte, kann die Energiekrise auf mittlere und lange Sicht die EU-weite Integration der Entwicklung neuer Netze und der Möglichkeiten für die Stromübertragung zwischen den Mitgliedstaaten erheblich voranbringen.

China

China will seine Stromerzeugungskapazitäten bis 2025 gegenüber 2020 auf das 1,36-fache steigern, und man hat erkannt, dass das Netz dafür flexibler werden muss. Bedenken hinsichtlich der Energiesicherheit, die rasche Umsetzung neuer Projekte für erneuerbare Energien4 und die Notwendigkeit, Strom aus dem weniger dicht besiedelten Westen des Landes an die Ostküste zu leiten, sind allesamt Faktoren, die die Netzinvestitionen vorantreiben.

USA

Wie auch in Europa entstand das Stromnetz der USA organisch und ohne Planung auf Bundesebene. Die jüngsten Gesetze, darunter der „Infrastructure Investment and Jobs Act“ vom November 2021 und der „Inflation Reduction Act“ vom August 2022, sehen zwar Investitionen in die Energienetze vor. Doch diese sind weitaus niedriger als erforderlich, sodass die Wirtschaft einen erheblichen Beitrag leisten werden muss. Insbesondere werden Übertragungsleitungen nicht steuerlich gefördert, und nach wie vor gibt es Hindernisse für die Netzinfrastruktur, wie z. B. Planungsgenehmigungen auf bundesstaatlicher Ebene.

Die Netztechnologie der Zukunft ist heute schon verfügbar

Bislang ist es nicht gelungen, den Klimawandel durch technologische Lösungen aufzuhalten. Die gute Nachricht aber ist, dass der Bau zukunftsfähiger Stromnetze nicht nur erforderlich, sondern auch praktisch möglich ist. Zu den Technologien, in die Anleger investieren können, zählen:

Übertragungsinfrastruktur der nächsten Generation

Dienstleister, die auf den Bau, den Betrieb oder die Wartung von Übertragungsleitungen spezialisiert sind, rechnen, gestützt auf den Anschluss erneuerbarer Energien an die Stromnetze, mit einem höheren Auftragsvolumen. Vor dem Hintergrund der bislang unzureichenden Investitionen dürfte das Volumen wichtiger Bauprojekte in den kommenden Jahren weiter steigen.

Intelligente Verbrauchsmessung

Intelligente Zähler liefern den Versorgungsunternehmen verwertbare Informationen über den Verbrauch und den Betrieb an der Schnittstelle zwischen Netz und Verbrauchern. Zudem geben sie den Endverbrauchern ein Echtzeit-Feedback, sodass diese kosten- und energieeffizientere Entscheidungen über ihren Verbrauch treffen können.

Die Hersteller von intelligenten Zählern haben auch bei der Bereitstellung von Lösungen zur Nachfragesteuerung eine führende Rolle inne, da sie bereits Partner der Versorgungsunternehmen auf der Verteilungsseite sind.

Virtuelle Kraftwerke

Ein virtuelles Kraftwerk ist ein lokalisiertes Stromnetz mit eigenen Erzeugungs-, Verbrauchs- und Speicherpunkten. In städtischer Umgebung könnten dies Solarzellen auf Dächern, Haushaltsgeräte oder Elektrofahrzeuge sein. Dabei handelt es sich um verschiedene Systemen, die die Erzeugung, den Fluss und den Verbrauch von Strom in komplexen Umgebungen wie Wohn- oder Industriegebieten optimieren und automatisieren.

Cybersicherheit

Stromnetze sind die größten cyberphysischen Systeme der Welt. Das bedeutet, dass der Zugriff auf die Betriebssoftware eine direkte Kontrolle der physischen Anlagen ermöglichen kann. Dies macht Investitionen in die Cybersicherheit zu einem wesentlichen Element für das Design und Management der Energienetze.

Zudem erfordert der Strommarkt selbst Cyber-Schutzmaßnahmen. Eine interessante Lösung wurde in Europa entwickelt, wo die Übertragungsnetzbetreiber eine „Crowd-Balancing-Plattform“ namens Equigy5 eingerichtet haben, die private Blockchain-Technologie nutzt und den Verkauf von überschüssigem Strom erleichtert.

Fazit

Der Aufbau zukunftsfester Stromnetze wird viele Jahre, wenn nicht Jahrzehnte, dauern. Während bestimmte Investitionsmöglichkeiten im Zusammenhang mit dem Netzumbau noch in der Zukunft liegen, sind einige Unternehmen, darunter Bau- und Maschinenbauunternehmen, Hersteller elektrischer Bauteile oder Versorgungsunternehmen, bereits dabei, das neue Netz aufzubauen – Stein für Stein, Kabel für Kabel. Diesen Unternehmen steht in den kommenden Jahren ein hohes, und relativ kontinuierliches Wachstum bevor, das sie für Investoren attraktiv macht.

1https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-09-06/world-spending-on-cables-will-have-to-rival-solar-and-wind-power?srnd=green

2https://www.wsj.com/articles/chinas-scorching-heat-and-hydropower-missteps-test-nations-power-grid-11661514473?

https://www.wsj.com/articles/california-avoids-blackouts-by-texting-convincing-consumers-to-slash-power-use-11662658114?

3 Poland warns against plans for EU windfall levy on power producers - https://www.ft.com/content/6123bda2-12d7-48ae-a139-efd89f4a1034

4https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-09-13/china-rust-belt-province-plans-87-billion-clean-energy-overhaul

5https://equigy.com/tso/