Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie förderte im Programm "Schaufenster intelligente Energie - Digitale Agenda für die Energiewende" (SINTEG) fünf großflächige Modellregionen, sogenannte Schaufenster, in denen Musterlösungen für die zukünftige Energieversorgung erarbeitet und getestet wurden.
Schwerpunkt war die Digitalisierung des Energiebereichs. Im Zentrum standen hier die intelligente Vernetzung von Stromerzeugung und -verbrauch sowie der Einsatz innovativer Netztechnologien und Konzepte.
Schleswig-Holstein und Hamburg waren gemeinsam mit mehr als 60 Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik an dem Projekt Norddeutsche Energiewende 4.0 (NEW 4.0) beteiligt. Das Ziel von NEW 4.0 war es zu zeigen, wie die Gesamtregion mit 4,5 Millionen Einwohnern bereits 2035 zu 100 Prozent mit regenerativem Strom versorgt werden kann – sicher, zuverlässig, gesellschaftlich akzeptiert und mit deutlichen CO2-Einsparungen.
Ziel des gesamten Stromsystems ist es, die Netzfrequenz bei 50 Hertz zu halten. Mit den bisherigen fossilen Energieträgern war das einfach: Es wurde so viel Strom produziert, wie benötigt wurde. War die Netzfrequenz zu niedrig, wurde mehr produziert (sog. positive Regelleistung) und andersherum (negative Regelleistung). Mit Strom aus erneuerbaren Quellen ist es schwieriger, da sie wetterabhängig sind und nicht auf Knopfdruck mehr Strom produzieren können. Damit auch mit dem kompletten Umstieg auf erneuerbare Energien die Netzfrequenz stabil gehalten werden kann, sind zwei Punkte entscheidend:
Für das Gelingen der Energiewende ist darüber hinaus die sog. Sektorkopplung ein zentraler Baustein. (vgl. auch Kernergebnis Nr. 5).
Sowohl unter dem Dach von NEW 4.0 als auch darüber hinaus entstanden in Schleswig-Holstein zahlreiche Projekte in den Bereichen Flexibilitäten und Sektorkopplung, z.B. flexible bzw. virtuelle Kraftwerke und Speicher, Elektrolyseure zur Erzeugung von Wasserstoff, Batteriespeicher und Power-to-Heat-Konzepte. In praktischen Feldtests wurden die verschiedenen Fragestellungen sowohl separat als auch und in ihrem Zusammenwirken real und online erprobt. Durch das Zusammenspiel der Technologien konnte z.B. sowohl positive als auch negative Regelleistung sicher und systemdienlich generiert und die notwendigen Änderungen der gesetzlichen Rahmenbedingungen für den wirtschaftlichen Betrieb aufgezeigt werden.
Nach mehr als vier Jahren ging der Praxisgroßtest NEW 4.0 nun erfolgreich zu Ende. In einer Abschlusskonferenz am 24.3.2021 mit 200 Gästen, würdigten Wegbegleiter aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft die Leistungen und Erkenntnisse, die aus dem Großprojekt hervorgegangen sind.
Mit 100 Projekten und 25 Demonstratoren (technische Anlagen wie z.B. Batteriespeicher, die Lösungen veranschaulichen) konnten 60 Partner zeigen, wie eine nachhaltige Energieversorgung realisiert und die Zukunftsfähigkeit der Region gestärkt werden kann. Zentrales Ziel war es, einen Pfad zu entwickeln, um Hamburg und Schleswig-Holstein bis 2035 sicher zu 100 Prozent mit erneuerbarem Strom zu versorgen und damit massiv CO2-Emissionen zu senken.
Die erzielten Erkenntnisse lassen sich in sieben Kernergebnissen zusammenfassen:
In verschieden Projekten hat NEW 4.0 in Feldversuchen nachgewiesen, wie Schwankungen bei der Erzeugung und beim Verbrauch von Strom ausgeglichen werden können. Bedeutend für diese notwendige Stabilität der Stromnetze ist eine intelligente Steuerung der industriellen und privaten Stromverbräuche sowie der Speicher.
Die NEW 4.0-Partner aus der energieintensiven Metallindustrie haben technische Lösungen entwickelt, wie sie die Stromaufnahme ohne Einschränkungen für die Produktionsprozesse flexibel gestalten können. Auch Haushalte bieten große Flexibilitätspotenziale beim Stromverbrauch. In der Modellregion könnten dadurch mehrere Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.
Digitalisierung ist die Schlüsseltechnologie für das intelligente Zusammenwirken aller Komponenten einer funktionierenden Energiewende. Projektpartner in NEW 4.0 haben vielfältige IKT-Anwendungen entwickelt und in der Praxis erprobt, wie beispielsweise Lösungen für prognosetechnische Netzengpässe, Blockchain-Technologie und Echtzeitkommunikation, künstliche Intelligenz sowie Systeme für sichere IT.
NEW 4.0 hat Verfahren entwickelt, die eine intelligente, schnelle und vor allem systemdienliche Koordination des Stromverbrauchs ermöglichen. Mit ENKO von Schleswig-Holstein Netz/ARGE Netz hat NEW 4.0 beispielsweise eine Plattform für ein Engpass-Management und einen digitalen Marktplatz für Flexibilitäts-Anbieter geschaffen. Dadurch sind nun z.B. präzise Prognosen sich anbahnender Netzengpässe für ganz Schleswig-Holstein möglich. und Unternehmen können angeben, wann sie mehr Strom als üblich benötigen. Damit können im Ergebnis volkswirtschaftlich und ökologisch wertschaffend, die Abregelung Erneuerbarer Energien-Anlagen reduziert werden.
Auf dem Weg zur Klimaneutralität müssen weitere Energiebereiche wie Industrie, Wärme, Kälte und Verkehr mit in die Energiewende einbezogen werden. Grüner Strom muss auch für andere Sektoren wie z. B. Wärme genutzt werden, um fossile Energien wie Öl, Gas oder Kraftstoffe zu ersetzen. Mit Power-to-Heat- und Elektrolyseanlagen demonstrierte NEW 4.0, wie die Umwandlung von Strom in Wasserstoff und damit der Brückenschlag zur Dekarbonisierung der o.g. Sektoren gelingen kann.
NEW 4.0 hat gezeigt, dass für eine nachhaltige Wertschöpfung in der Modellregion qualifizierte Mitarbeitende grundlegend für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende sind. Um diesem Fachkräftebedarf gerecht zu werden, wurde die NEW 4.0-Akademie gestartet und soll weiter ausgebaut werden.
Die Transformation des Energiesystems wird nur gelingen, wenn sie von nachhaltiger Akzeptanz getragen wird. Nach den Untersuchungen von NEW 4.0 steht die norddeutsche Bevölkerung der Energiewende ausgesprochen positiv gegenüber. Das gilt es weiter auszubauen. Mit einer Roadshow an mehr als 50 Standorten wurde Bürgerinnen und Bürger vor Ort die Faszination und Machbarkeit der Energiewende vermittelt.
Diese Erkenntnisgewinne gilt es nun in die praktische Anwendung umzusetzen. Das Norddeutsche Reallabor (NRL) unter der Leitung von Prof. Beba ist mit einer ganzen Reihe von Projektpartnern aus NEW 4.0 praktisch das Nachfolgemodell im Norden.
In NEW 4.0 lag der Fokus auf 100 Prozent Strom aus Erneuerbaren Energien für Hamburg und Schleswig-Holstein, während im NRL ein Schwerpunkt die Untersuchung der Sektorkopplung mit Hilfe von Wasserstoff ist.
Mit der Elektrolyse und der Anwendung von Wasserstoff treten neue Akteure und Nutzungen in den Fokus, die mit neuen energiepolitischen Fragestellungen und Forderungen an die Länder herantreten. Deshalb ist es ebenso wichtig, das NRL für die weitere Modellentwicklung der Energiemärkte im Norden seitens der Landesregierungen eng zu begleiten.
Mehr Informationen: Projektseite Norddeutsches Reallabor
