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Zukunftstechnologie im Elektrizitätssektor

Ein Interview mit Dave A Roberts, Technischer Direktor, EA Technology.

Auf welche Weise und in welchem Maße sehen Sie aufkommende Technologien die traditionellen Wertschöpfungskettenmerkmale von Produktion, Verteilung und Einzelhandel in Elektrizitätssystemen verändern?

Der Übergang zu einer Netto-Null-Wirtschaft wird einen tiefgreifenden Einfluss auf den Elektrizitätssektor haben. Die Dekarbonisierung der Stromerzeugung ist eine der einfacheren Lösungen und beschleunigt sich, da der Preis für Wind- und PV-Energie nun wesentlich attraktiver ist als für konventionelle Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Mit der Dekarbonisierung der Stromerzeugung können wir diese grüne Energie von der Art und Weise, wie wir uns fortbewegen (vollständig elektrifizierter Verkehr) bis zur Art und Weise, wie wir unsere Häuser und Unternehmen heizen/kühlen, nachgelagert nutzen. All dies wird die Nachfragekurve grundlegend verändern und dazu führen, dass sich das Energiesystem von einem System, in dem die Erzeugung nach Bedarf hoch- oder heruntergefahren wird, zu einem System verlagert, in dem die Nachfrage (wahrscheinlich auf der Grundlage des Preises) flexibel sein wird, um sich der jeweils verfügbaren Erzeugung anzupassen.

Die Veränderungen in der Nachfragekurve werden einen erhöhten Bedarf an verbesserten Netzwerkmodellen zur Folge haben, um zu verstehen, wo und wann Investitionen erforderlich sind. Szenariobasierte Bewertungen werden immer wichtiger, um eine Vielzahl von zukünftigen Szenarien zu durchlaufen und Least-Regret-Investitionen zu identifizieren, die von den Launen der Bürger und Unternehmen in Bezug auf neue Technologien/Dekarbonisierung beeinflusst werden, wenn sie auf politische Signale reagieren (wie das Verbot von Benzin- und Dieselautos, Gebieten mit null Kohlenstoffemissionen usw.).

Es wird eine Netzwerküberwachung am Netzrand erforderlich sein, um zu verstehen, wie nahe ein Netzwerk an seiner Kapazitätsgrenze arbeitet, sowie um Fehler zu identifizieren/vorherzusagen oder sogar Flexibilitätssignale zu senden. Die zukünftige Welt wird auf Daten angewiesen sein, um das Netzwerk im Einklang und zum Nutzen der Gesellschaft am Laufen zu halten.

Was sehen Sie als die wichtigsten aufkommenden Treiber der Kundenzufriedenheit mit Elektrizität in den nächsten 10 Jahren, und wie sehen Sie aufkommende Technologien, die diese Verbraucherpräferenzen beeinflussen und/oder ermöglichen?

In meinem Verständnis gibt es drei:

1. Die verstärkte Nutzung von Elektrizität als Schlüsselenergievektor legt einen stärkeren Fokus auf die Zuverlässigkeit.

Die Menschen sprachen früher über das ‚Licht anlassen‘, aber anscheinend ist die wichtigste Nachfrage im Haushalt heute der WLAN-Router. Wenn man darüber nachdenkt, können wir viel ohne Hauptbeleuchtung machen, aber nicht viel ohne Kommunikation – denken Sie nur an unsere Smartphones, Videotelefonie, Fernseher, Spielkonsolen und so weiter.

Diese Analogie wird sich weiter ausdehnen (und erheblich), da Elektrizität dazu verwendet wird, unsere Autos anzutreiben UND unsere Häuser zu heizen. Unterbrechungen in die Zukunft werden weniger toleriert, und kurze Unterbrechungen sind ebenso ärgerlich! Die Reaktion auf die COVID-Pandemie in vielen Ländern hat technologische Übergänge um bis zu zehn Jahre beschleunigt. Das Arbeiten von zu Hause aus ist nun für viele von uns die Norm, und wird wahrscheinlich nicht in die aufregenden Vork-COVID-Tage von 2019 zurückkehren, in denen wir alle 5 Tage die Woche im Büro arbeiteten oder für verschiedene kurze Meetings durch das Land/die Welt reisten.

Diese Veränderungen erhöhen die Bedeutung der lokalen Netzwerke, die die Häuser in Vororten und ländlichen Gegenden versorgen, neben denen in dicht besiedelten städtischen Gebieten, die traditionell eine höhere Versorgungssicherheit genossen.

Um dem entgegenzuwirken, müssen wir die Betriebsnorm von ‚Reparieren im Fehlerfall‘ auf eine proaktive präventive Strategie verlagern, bei der 100% Zuverlässigkeit Realität ist. Die Technologie steht heute zur Verfügung, und viele Stromunternehmen fangen gerade erst an, ihre Zehen ins Wasser zu tauchen, um zu verstehen, was das für sie bedeutet.

2. 2. Kundenbefähigung, bei der das Stromsystem besser auf die Veränderungen in der Nachfrage reagieren und sich anpassen kann, die von Bürgern und Unternehmen geleitet wird, ist der zweite Haupttreiber. Wie oben erwähnt, findet die Elektrifizierung von Wärme und Transport statt, aber mit unterschiedlichen Raten in verschiedenen Teilen der Stromnetze. Eine Vielzahl von Faktoren spielt eine Rolle, von nationalen Regierungspolitiken über lokale Bauplanungsanforderungen, Verfügbarkeit von Technologie, Demografie bis hin zu irrationalen Faktoren wie dem sogenannten „keeping up with the Jones'“. As mentioned above, the electrification of heat and transport is happening, but happening in different rates in different parts of the electricity network(s). A range of factors are in play from national government policies, to local planning requirements, availability of tech, demographics and right down to irrational factors such as the so-called “keeping up with the Jones”.

Das Stromsystem muss damit umgehen können, da es die Karten hält, um einen nahtlosen Übergang zu einer Netto-Null-Wirtschaft zu erleichtern. Dies erfordert strategische Investitionen an einigen Orten, eine bessere Signalisierung, wo Kapazität (und Zuverlässigkeit) vorhanden ist, zusammen mit transparenteren Preisinformationen.

Bessere Modellierung, gezielte Investitionen im Voraus und Kapazitätssignalisierung sind hier entscheidend.

3. Zur Erinnerung ist es erwähnenswert, dass zwar die Lieferkosten wichtig sind, sie aber nicht mehr der dominierende Faktor sind.

Inwiefern sehen Sie die Einführung neuer Technologien in das Stromsystem und den Markt als Gesamtnutzen für die Gesellschaft und die Umwelt? Oder sehen Sie gleichzeitig nachteilige oder suboptimale Ergebnisse voraus?

Der Hauptvorteil besteht darin, dass dies den Übergang zu einer Netto-Null-Wirtschaft erleichtern wird, indem Kunden in der Lage sind, Technologien wie Elektrofahrzeuge (EVs) und elektrifizierte Heizsysteme nahtlos zu übernehmen.

Nicht-netzwerkbezogene Lösungen sind genauso wichtig wie konventionelle Lösungen. Das Stromsystem muss die kostengünstigste Option berücksichtigen, die möglicherweise alternative kommerzielle Modelle wie die Nutzung von Energiespeichern umfasst, bei denen die Eigentümerschaft außerhalb der traditionellen Akteure des Stromsystems liegt.

Das übergreifende Ziel und der Treiber sollten Netto-Null sein, und Kohlenstoff sollte in die oben genannten Punkte eingepreist werden, um Anreize zu schaffen, die nicht zu falschem Verhalten führen (z. B. ein Ansturm auf Dieselgeneratoren zur Bereitstellung von Flexibilitätsdiensten).

Es gibt auch einen Nebenvorteil, nämlich dass das Land, das am schnellsten dekarbonisiert, höchstwahrscheinlich einen Wettbewerbsvorteil bei der Ausfuhr von Lösungen in andere Länder erlangt – was Arbeitsplätze und Wohlstand für unser Land schafft.

Welche aufkommenden Technologien erwarten Sie, dass sie zu den größten Störungen im Stromsystem und am Markt führen?

Dies bezieht sich auf die Wellen von Technologien, die jetzt auf uns zukommen…

1st Welle: Günstige erneuerbare Energieerzeugung

Angetrieben durch einen globalen Markt sind Photovoltaik (PV) und Windenergie jetzt kostengünstiger als jede andere Form der Energieerzeugung, selbst ohne Subventionen. Sie sind nun die bevorzugte Form der Energieerzeugung und werden an allen Teilen des Netzwerks eingesetzt, von großen Anlagen bis zu privaten Haushalten. Erwarten Sie mehr, aber erkennen Sie an, dass sie Energie erzeugen, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint – nutzen Sie es dann! Dies ändert das Modell sowohl des Preises als auch des Zeitpunkts für die Nutzung von Elektrizität.

2nd Welle: Elektrifizierter Transport

Eine massive Veränderung der Nachfragekurve, da 1 Auto = 1 Haus in kWh über ein Jahr entspricht. Die Ersetzung aller Autos in 10-20 Jahren durch batterieelektrische Fahrzeuge dürfte den gleichen Effekt haben wie die Verdoppelung des Wohnungsbestands! Obwohl Ladekapazitäten vorhanden sind, erfolgt dies nicht zu Spitzenzeiten und erfordert die Beteiligung der Bürger, um es zu ermöglichen. Wie oben erwähnt, sind Modellierung und Überwachung entscheidend. Aber die gute Nachricht (aus Erfahrung) ist, dass ein Elektrofahrzeug wahrscheinlich eine Interaktion mit dem Stromsystem schafft, die zuvor noch nie dagewesen ist. Aber schauen Sie sich nur an, wie viele Elektrofahrzeuge heute auf dem Markt sind im Vergleich zu vor 2 Jahren… die Welle nimmt definitiv an Höhe zu!

3rd Welle: Günstigere Batterien

Elektrifizierter Transport führt zu günstiger Speicherung – Tatsache! Mit dem zunehmenden Einsatz von batterieelektrischen Fahrzeugen werden Giga-Fabriken weiterhin entstehen, und der Preis für Speicher wird weiter fallen. Dies trägt dazu bei, das Netzwerk intratäglich und mengenmäßig zwischen den Tagen auszugleichen, an denen es eingesetzt wird. Erschöpfte, gebrauchte Batterien gegen Ende der Lebensdauer eines Autos können auch für das Netzwerk umfunktioniert werden, wo Raum und Effizienz weniger wichtig sind als in einem durchschnittlichen Familienauto. Wir können erwarten, dass wir viel mehr Speicher sehen und einige sehr innovative Geschäftsmodelle in allen Teilen des Stromnetzes (von Garagen über Wohnsiedlungen bis hin zu Industrie- und Gewerbegebäuden sowie großen strategischen Netzwerkstandorten).[large]

4th Welle: Elektrifizierte Wärme

Obwohl langsamer als die 2. Welle (und nicht ganz so sexy), sind die Wärmeanforderungen sehr groß! Es wird wahrscheinlich nicht so allgegenwärtig wie Elektrofahrzeuge sein, da Geografie und lokale Ressourcen eine größere Rolle spielen, aber es erfordert sorgfältige strategische Planung. Die schrittweise Umstellung von Neubauten mit Gasheizungen ist eine Sache, aber eine groß angelegte Umstellung von fossilen Brennstoffen auf Elektrizität für alle Gasheizungen (oder Wasserstoff für industrielle Prozesse) wird eine große Veränderung sein. Beachten Sie, dass selbst die Wasserstoffproduktion eine Menge Elektrizität erfordert!

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