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01. Oktober 2009, 12:54 Uhr

Energiewende

Vorwärts in die Schwarmstrom-Revolution

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E-Autos, intelligente Waschmaschinen, Kleinkraftwerke im Keller: Deutschland steht vor einer Energierevolution. SPIEGEL ONLINE zeigt, welche Zukunftsmärkte in der neuen Superbranche entstehen - und wie sich die Machtverhältnisse zwischen Verbrauchern und Versorgern ändern.

Hamburg - Das Energienetz der Zukunft ist eine der kühnsten Visionen der Menschheit. Gigantische Windparks auf dem Meer und riesige Solarfelder in der Wüste sollen künftig den Großteil unseres Stroms produzieren. Auch Verbraucher und Firmen erzeugen durch Mini-Kraftwerke im eigenen Keller oder durch Solarpanels auf dem Dach Energie. Und in den Häusern arbeiten schlaue Geräte: Waschmaschinen, Trockner oder Kühlschränke, die miteinander kommunizieren - und die immer dann waschen, trocknen oder kühlen, wenn Strom am günstigsten ist. Das Informationszeitalter erreicht eine neue Stufe: Es wird zum Elektrozeitalter.

In sechs Regionen Deutschlands steht dieses Zeitalter unmittelbar bevor: Die Zukunftstechnologie für schlaues Energiemanagement wird unter dem Label E-Energy in mehreren Städten entwickelt und getestet. Ab Oktober gehen viele der Projekte in die heiße Phase. Zigtausende Haushalte und Hunderte Unternehmen werden bis 2011 in Feldversuche eingebunden. Erforscht werden dabei etwa Häuser, die den eigenen Stromhaushalt weitgehend automatisch managen, und Energiebörsen, an denen Verbraucher selbstproduzierten Ökostrom möglichst gewinnbringend verkaufen.

Für die Entwicklung der Technologie und die Tests haben Wirtschafts- und Umweltministerium gemeinsam mit IT-Konzernen wie Siemens , SAP oder IBM und Stromriesen wie EnBW , RWE oder Vattenfall rund 140 Millionen Euro mobilisiert. 60 Millionen stellt der Staat zur Verfügung; den Rest bringen die großen Industriepartner zusammen mit Stadtwerken und kleineren, innovativen Technologiepartnern auf. Nach den Worten von Ludwig Karg, der mit einer Gruppe von Wissenschaftlern und Kommunikationsexperten die Feldversuche in den Modellregionen erforscht, soll E-Energy zur Initialzündung der deutschen Energierevolution werden. "Wir eröffnen für deutsche Unternehmen den Zugang zu neuen Milliardenmärkten", kündigt er an.

Konzerne formen neue Superbranche

Tatsächlich kann das Projekt E-Energy vieles beschleunigen. Es kann helfen, die Bevölkerung über neue Technologie aufzuklären. Die Energierevolution indes ist bereits im vollen Gange. In den vergangenen Monaten sind zahlreiche spektakuläre Zukunftsprojekte gestartet:

Die Umwälzungen, die diese Projekte in Gang setzen, sind gewaltig: Strom- und IT-Märkte bewegen sich aufeinander zu, die Autoindustrie wird mittelfristig folgen. Eine neue Superbranche mit erweiterten Konkurrenzverhältnissen und potentiellen Partnerschaften entsteht. Der schwächelnden Autoindustrie bieten sich neue Geschäftsfelder, Strom- und IT-Konzernen sowie innovativen Start-ups eröffnen sich gewaltige Wachstumsmöglichkeiten.

"Das größte Infrastukturprojekt aller Zeiten"

Auch die Verbraucher profitieren von der Energiewende - und mit ihnen die Umwelt: Schätzungen der Regierung zufolge könnten durch ein effizienteres Management der Stromversorgung jährlich zehn Terawatt-Stunden Energie eingespart werden. Das entspricht dem Jahresverbrauch von 2,5 Millionen Haushalten. Márta Nagy-Rothengass, Referatsleiterin für Informationstechnologie bei der Europäischen Kommission, nennt die Modernisierung des Energienetzes eine "Win-Win-Situation" für alle Beteiligten.

Branchenexperten drängen darauf, dass Deutschland eine internationale Spitzenreiterrolle in diesem Zukunftsmarkt einnimmt, dass die Technologien, die aktuell getestet werden, zum Exportschlager werden. Und E-Energy-Experte Karg, der das Projekt gerade auf der Messe GridWeek in Washington vorgestellt hat, berichtet, dass die Amerikaner bei der Modernisierung der Stromnetze intensiv mit deutschen Unternehmen zusammenarbeiten wollen.

Riesige Wachstumspotentiale in China und Amerika

Doch die Konkurrenz ist groß: Die Internationale Energieagentur rechnet bis 2030 weltweit mit Investitionen von mehreren Billionen Dollar in Energieerzeugung, Verbrauchsmanagement und die Modernisierung der Stromnetze. "Die Energiewende ist das größte Infrastrukturprojekt des nächsten Jahrzehnts", sagt Christian Feißt, Leiter Geschäftsentwicklung SmartGrid bei Cisco.

In Ländern wie China gibt es nicht nur den größten Bedarf für ein intelligentes Stromnetz; die Volksrepublik arbeitet auch selbst intensiv an den technischen Bausteinen dafür. Auch die Amerikaner steigen im großen Stil in die Zukunftstechnologie ein. Von den 39 Milliarden Dollar, die Präsident Barack Obama in seinem Konjunkturpaket zur Förderung grüner Technologien bereitstellt, sollen mehr als vier Milliarden in den Strommarkt fließen. Hunderte von Förderanträgen sind eingereicht worden. Dutzende US-Start-ups produzieren Hard- und Software, mit der Endverbraucher ihren Energiebedarf in Echtzeit überwachen oder den Verbrauch automatisch regulieren können.

Lesen Sie auf SPIEGEL ONLINE, wie sich Deutschland für das Energiezeitalter rüstet, welche Zukunftsmärkte dabei entstehen - und wie sich die Machverhältnisse zwischen Verbrauchern und Energieerzeugern verändern.

Schwarmintelligenz revolutioniert die Energieerzeugung

Riesige Windparks in der Nord- und Ostsee, das Wüstenstromprojekt Desertec: Die Bundesregierung und die Energiekonzerne sorgen derzeit mit gigantischen Bauvorhaben für Schlagzeilen, die die Ökostromproduktion massiv erhöhen sollen. Laut einer Prognose des Bundeswirtschaftsministeriums soll in Deutschland bis 2030 rund ein Drittel des Strombedarfs aus alternativen Energien gedeckt werden.

Die wahre Ökorevolution findet indes im Kleinen statt: durch Mini-Kraftwerke in den Kellern von Häusern, die gleichzeitig heizen und Strom erzeugen; oder durch Solardächer, die den Energiebedarf von Fabriken decken. Statt weniger zentraler Energiequellen sollen künftig Millionen Kleinkraftwerke Strom liefern.

Der Autobauer Volkswagen und der Stromerzeuger Lichtblick starteten Anfang September eine erste Großoffensive für das Volksstrom-Netz. Ab 2010 wollen die Unternehmen bis zu 100.000 Blockheizkraftwerke in den Kellern regulärer Wohnhäuser installieren. Diese werden zunächst mit Erdgas betrieben, später möglicherweise mit Biogas. Die Kellerkraftwerke heizen das Haus, produzieren gleichzeitig Strom und senden genaue Angaben an den Versorger. Die Firmen rechnen für das eigene Projekt mit einem Investitionsbedarf von zwei Milliarden Euro.

Milliardenschwere Marktpotentiale

Für das Regierungsprojekt E-Energy werden zwischen Karlsruhe und Stuttgart bereits die Effekte eines solchen Mitmach-Stromnetzes getestet. 200 Haushalte und Firmen werden dafür mit Photovoltaikanlagen, Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen ausgestattet.

Der Abnehmer wird in diesem Modell zum Erzeuger, und er kann am Strommarkt mitverdienen. Gleichzeitig wird in der Region ein Tarifmodell getestet, bei dem sich der Strompreis an Angebot und Nachfrage orientiert: Sinkt die Menge der vorhandenen Energie, steigt der Preis. Der Nutzer kann über ein Internetportal die Vorgänge im System beobachten und immer dann Strom produzieren, wenn es besonders lukrativ ist - gleichzeitig stabilisiert er das Netz.

Die Firma Lichtblick spricht in diesem Zusammenhang von "virtuellen Kraftwerken". Binnen einer Minute sollen Tausende Energieeinheiten zu einem virtuellen Großgenerator vernetzt werden - und Schwarmstrom produzieren, der Energielöcher stopft; zum Beispiel dann, wenn der Wind plötzlich nachlässt und sich Tausende Windräder nur noch sehr langsam drehen.

Verbraucher entmachten die Stromkonzerne

Der eigene Stromverbrauch ist für die meisten Verbraucher gegenwärtig nicht nachvollziehbar. Man bekommt einmal jährlich eine Abrechnung und muss oft genug nachzahlen. Franz-Reinhard Habbel, Sprecher des Deutschen Städte- und Gemeindebunds, spricht von einer "Blackbox" im eigenen Haushalt. Das Stromnetz der Zukunft soll nicht nur anzeigen, welches Gerät wie viel Energie verbraucht - Kunden sollen auch sehr viel genauer bestimmen können, zu welchen Tarifen sie Strom nutzen. "Die Energiekonzerne werden die Kontrolle verlieren", prophezeit Scott Lang, Chef des Silicon-Valley-Unternehmens Silver Spring Networks. Seine Firma verkauft Stromzähler, die den Verbrauch bereits minutengenau abrechnen.

Neben schlauen Zählern entstehen für Unternehmen noch eine Reihe anderer Wachstumsmärkte, deren Technologien im Rahmen der E-Energy-Projekte getestet werden: So versorgt der Hausgerätehersteller Miele im Rhein-Ruhr-Gebiet Hunderte Haushalte mit intelligenten Waschmaschinen, die exakte Angaben über den Verbrauch weitergeben und über ein Programm oder eine Fernsteuerung genau dann ihre Arbeit verrichten, wenn Strom gerade günstig ist. Damit auch alte Geräte angesteuert werden können, baut die Firma Kellendonk im Projekt SmartWatts kleine Anlagen, die Preissignale empfangen und abhängig davon die Waschmaschine und den Kühlschrank aus- und einschalten.

Gesteuert werden diese schlauen Haushaltsgeräte über sogenannte Home-Management-Systeme. In der E-Energy-Region Moma (Modellstadt Mannheim) entwickeln Unternehmen wie Papendorf Software Engineering dafür ab August 2010 Hard- und Software unter dem Label "Energie-Butler".

Energiemanagement und intelligente Speicherlösungen

Bei Hausgeräten wie dem Geschirrspüler birgt dieses Modell erhebliche Sparpotentiale. Die Technik aktiviert die Maschinen automatisch, wenn Windräder oder Solarmodule besonders viel Energie produzieren - oder in der Nacht, wenn der Gesamtverbrauch sinkt. Ein solches Energiemanagement hat nicht nur für den Verbraucher Vorteile. Es ist auch die Grundvoraussetzung für ein Stromnetz, das zu einem hohen Anteil aus erneuerbaren Energien gespeist wird. Die genau Steuerung verhindert, dass die Versorgung bei hoher Nachfrage oder zu geringem Angebot zusammenbricht.

In die Systeme sollen außerdem innovative Energiespeicher integriert werden. Entsprechende Akkus sind bislang teuer und in Teilen wenig effizient. Besser ist es, die Energie in anderen Formen zu speichern. Ansätze dafür werden in Cuxhaven getestet. In der Region erzeugen Windräder zu Spitzenzeiten mehr als 80 Prozent des benötigten Stroms - bei Flaute sinkt die Energieproduktion rapide. "Um Schwankungen auszugleichen, können Kühlhäuser stärker abgekühlt werden als nötig - oder Schwimmbäder kräftiger geheizt", erläutert Projektleiter Wolfram Krause. "Ist später weniger Strom vorhanden, können die Kühl- und Heizgeräte zeitweise ganz abgeschaltet werden - bis der Energiepuffer verbraucht ist."

Eine Sonderrolle bei Speicherlösungen der Zukunft spielen Elektroautos - in einem E-Energy-Projekt im Harz funktionieren sie wie eine Reservebatterie für das regionale Stromnetz. Fahrzeuge können dort Energie zurück ins Netz speisen, wenn diese knapp wird.

Tech-Riesen bauen das Energie-Web

Wenn Millionen Kleinkraftwerke eine schwankende Menge Strom ins Netz speisen und Abermillionen Endgeräte und Home-Management-Systeme Daten über Energieverbrauch senden oder Befehle empfangen, geraten die Systeme der Netzbetreiber unter Dauerstress. Die Stromübertragung muss in Millisekundenabständen justiert werden, um Netzzusammenbrüche zu vermeiden. Den Leitständen, in denen Menschen die Weichen für Deutschlands Energieversorgung stellen, droht eine kaum zu kontrollierende Informationsflut.

Der Aufbau eines schlauen Stromnetzes, das diese Datenmasse bundesweit managen kann, ist deshalb wohl die größte Herausforderung des neuen Elektrozeitalters. "Mit dem Aufbau eines Kommunikationsnetzes, das Daten im großen Umfang in Echtzeit und IP-basiert übertragen kann, steht und fällt der Einsatz aller anderen modernen Energie-Technologien", sagt Ingo Schönberg, Geschäftsführer des Unternehmens Power Plus Communications (PPC), das solche Technologien herstellt. "Ein Smart Grid ist das Rückgrat der neuen Infrastruktur."

Gleichzeitig liegt hier einer der lukrativsten Märkte. Die bislang dominierenden Energieriesen treffen in dem Segment plötzlich auf neue, mächtige Gegner, auf Technologiekonzerne, die die Kontrolle über das Internet der Energie an sich reißen wollen. Siemens-Chef Peter Löscher etwa taxiert das Marktvolumen für schlaue Stromnetze bis 2014 auf 30 Milliarden Euro. Der Konzern kündigte Anfang September an, in diesem Zeitraum selbst sechs Milliarden Euro in diesen Bereich zu investieren - und weltweit eine Führungsrolle übernehmen zu wollen.

Milliardenschwere Marktpotentiale

Ebenso ambitioniert gibt sich der IT-Riese Cisco. "Wir rechnen mit einem künftigen jährlichen Marktpotential von 20 Milliarden Dollar", sagt Christian Feißt, Leiter Geschäftsentwicklung der Tochter SmartGrid. Der Konzern sieht sich in einer guten Position, einer der großen Player zu werden - schließlich sind seine Produkte schon jetzt wesentlicher Bestandteil der Infrastruktur des Internets.

Die neuen Netze werden sich nach Feißts Einschätzung ziemlich schnell entwickeln. "Bereits in zehn Jahren dürfte die Technologie flächendeckend einsatzfähig sein", sagt er. PPC-Geschäftsführer Schönberg rechnet sogar damit, dass es in den nächsten Jahren in einigen Städten und schon Mitte des kommenden Jahrzehnts flächendeckend schlaue Stromnetze in Deutschland geben wird. Ziel müsse es sein, möglichst viele Mess- und Steuerungsprozesse zu automatisieren, um die steigende Komplexität zu reduzieren. Derzeit testet Cisco schlaue Netze in Pilotversuchen - ab Mitte 2010 will der Konzern eine komplette Region mit intelligentem Strom versorgen.

Im E-Energy-Projekt der Regierung schaffen unter anderem Siemens, ABB und IBM zentrale Systemplattformen, auf denen alle Daten aus dezentraler Erzeugung und Verbrauch zusammenfließen. Aus den Schwankungen errechnen die Plattformen zudem Stromtarife und geben diese per DSL-Leitung oder via Mobilfunk an die Verbraucher weiter. Das Stromnetz wird so zum Energiemarktplatz, auf dem der Verbraucher selbst Strom kaufen und verkaufen kann.

Eldorado für Dienstleister

Der Energiemarktplatz, der durch die Modernisierung der Infrastruktur entsteht, soll nach Vorstellung der Bundesregierung zahlreiche neue Geschäftsideen befeuern. Tatsächlich bietet ein System, in dem Energie nach Angebot und Nachfrage gehandelt wird, massenhaft Betätigungsfelder für Dienstleister und Start-ups.

So entwickeln Firmen wie PSI und energy&meteo systems in Pilotprojekten der Regierung Prognosesysteme, die Preisschwankungen auf Basis von Wetterdaten und Verhaltensstatistiken vorhersagen. "Denkbar sind zudem Dienstleister, die den Stromverkauf zahlreicher Mini-Kraftwerke bündeln, um auf dem Energiemarkt bessere Preise herauszuschlagen", sagt Experte Karg. Solche Verfahren entwickelt etwa die Firma in.power. Andere Unternehmer könnten sich zu Experten für Home-Management-Systeme entwickeln und gegen eine Gebühr private oder gewerbliche Lastprofile optimieren.

Zudem werde es Dienstleister geben, die brauchbare Abrechnungssysteme für die flexiblen Stromtarife entwickeln - und es dem Verbraucher ermöglichen, die Übersicht zu behalten. Mobile Software, unter anderem iPhone-Apps, dürften hierbei eine wichtige Rolle spielen. Charmant ist auch die Lösung, die eigenen Stromzähler twittern zu lassen, mit der die EnBW-Tochter YelloStrom experimentiert.

Eine interessante Tarifidee wird derzeit in der E-Energy-Region Smart Watts entwickelt: Die Soptim AG entwickelt dort die Verbrauchswerte zu Einheiten eines Währungssystems weiter. Jede Kilowattstunde, die durch die Leitungen geschickt wird, ist in der Modellregion Aachen mit Zusatzinformationen versehen. Sie weist etwa aus, ob sie aus einer fossilen oder erneuerbaren Energiequelle kommt - und ist entsprechend ihrer Herkunft unterschiedlich teuer.

Findige Start-ups können außerdem Geschäftsideen für ein Energienetz 2.0 entwickeln. Denkbar sind etwa soziale Netzwerke, die das ökologische Verhalten der Nutzer schärfen. So könnte ein schlauer Stromzähler den Energieverbrauch und -bezug einer Person direkt in ihr Nutzerprofil einpflegen - und mit den Ökoprofilen anderer Community-Mitglieder vergleichen.

In den USA bläst eine neue Start-up-Generation auf diesem Weg schon zur Ökorevolution im Internet. Web-Vordenker attestieren dem Netz vor allem in zwei Punkten das Potential, unser Umweltdenken zu revolutionieren: Es kann erstens unsichtbare Umweltsünden sichtbar machen. Zweitens löst es Umweltsünder aus der Isolation. Entstehen soll ein kollektives Gewissen, das uns zwingt, unseren Umgang mit Energie kritischer zu reflektieren.

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