Sektorenkopplung ist ein entscheidender Ansatz zur Integration erneuerbarer Energien in verschiedene Bereiche wie Strom, Wärme, Verkehr und Industrie. Durch die enge Verknüpfung dieser Sektoren kann überschüssiger Grünstrom optimal genutzt werden, um fossile Brennstoffe zu ersetzen.
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Photovoltaik unterliegt aufgrund von Zeit- und Wetterbedingungen erheblichen Schwankungen. Dennoch muss auch bei steigendem Anteil erneuerbaren Stroms das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch im Netz gewahrt bleiben. Dies wird durch die Sektorenkopplung erreicht, die Ansätze beschreibt, die die bisher getrennten Energie- und Wirtschaftssektoren Strom, Wärme, Verkehr und Industrie enger miteinander verbinden. Ziel ist es, das Potenzial des aus Wind- und Solarenergie erzeugten Stroms voll auszuschöpfen und für Heizung, Industrie und Verkehr zu nutzen.
„Grünstrom wird das Öl, Kohle und Gas von morgen sein – von der Heizung bis zur Mobilität“, erklärt Alexander Bonde, Generalsekretär der Deutschen Bundesstiftung Umwelt. „Wir müssen neue Wege mit praxisnahen Innovationen, neuen Technologien und visionären Ideen erkunden. Die Sektorenkopplung ist der Schlüssel zu einer nachhaltigen Zukunft.“ Laut Bonde ist die intensive Verknüpfung der Sektoren Strom, Wärme, Verkehr und Industrie „entscheidend für das Gelingen der Energiewende“.
Energieaustausch über Sektorengrenzen hinweg
Bislang bildeten diese Bereiche in gewisser Weise getrennte Ökosysteme. In der Sektorenkopplung werden jedoch die Energieerzeugung, -verteilung, -speicherung und -nutzung als ein ganzheitliches System betrachtet. Innerhalb dieses Systems tauschen die einzelnen Sektoren Energie miteinander aus, sodass sie in der benötigten Form – sei es als Strom, Wärme oder „grünes“ Gas – dort verfügbar ist, wo sie gebraucht wird. Die Produktion von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse ist eine der Schlüsseltechnologien der Sektorenkopplung. Sie ermöglicht es, erneuerbaren Strom zu speichern und in der Industrie, im Verkehr, in Gebäuden und sogar zur Rückverstromung zu nutzen.
Standardisierte Kommunikation
Neben Energie wird auch die Datenvernetzung eine entscheidende Verbindung zwischen den einzelnen Industrien sein. Das bedeutet, dass die Sektoren nicht nur in Bezug auf Leistung, sondern auch in der Kommunikation miteinander verbunden sein müssen. Nur durch die Sammlung und Analyse von Daten zu Energieverbrauch und -erzeugung können Energieflüsse optimal gesteuert werden. Standardisierte Kommunikationsprotokolle innerhalb verschiedener Netzwerke ermöglichen die notwendige Kommunikation, frei von Systemgrenzen. Technologiestandards wie Ethernet IEEE 802.3, der Digital Twin-Standard IDTA, die ODCA für einheitliche Gleichstromtechnologie und OPC UA für standardisierten Datenaustausch sind bereits wesentliche Treiber der Sektorenkopplung.
Sicherer Datenaustausch durch einen gemeinsamen Datenraum
Ebenso wichtig ist ein gemeinsamer Datenraum, der den souveränen und sicheren Austausch von Energiedaten ermöglicht. In einem Pilotprojekt entwickelte das Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT zusammen mit Partnern eine sichere Methode für den Datenaustausch im Energiesystem. Eine Gaia-X- und IDSA-konforme Referenzarchitektur für einen deutschen Energiedatenraum wurde entwickelt und umgesetzt.
Prof. Dr. Jens Strüker, einer der Projektleiter vom FIT, betont die strategische Bedeutung des Projekts für den Energiesektor: „Die nächste Phase der Energiewende hat begonnen. Neben dem Ausbau erneuerbarer Energien liegt der Fokus nun auf der System- und Marktintegration der exponentiell wachsenden dezentralen Energiequellen. Konkret werden dynamische Stromtarife und dynamische Netzentgelte […] unter anderem für Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge benötigt. Datenspeicher versprechen, den notwendigen Austausch von Verbrauchsdaten datensouverän und skalierbar zu organisieren.“
