Was sind Distributed Energy Resources (DER)? Eine Einführung

Mit der zunehmenden Dezentralisierung der Energieversorgung gewinnt der Begriff der "Distributed Energy Resources" (DER), oder zu deutsch: Dezentrale Energie-Ressourcen, immer mehr an Bedeutung. Diese verteilten Energieressourcen stellen eine Alternative zu traditionellen, zentralen Energieerzeugungssystemen dar und bieten sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile. In diesem Artikel wird erläutert, was DER sind, welche Technologien sie umfassen und welche Rolle sie in der zukünftigen Energieversorgung spielen könnten.

Was sind Distributed Energy Resources (DER)?

Distributed Energy Resources (DER) sind kleine, dezentrale Energieerzeugungsanlagen oder Energiespeichersysteme, die in unmittelbarer Nähe des Endverbrauchers installiert sind.  

Die Internationale Energieagentur (IEA) definiert sie wie folgt: “Distributed energy resources (DERs) are small-scale energy resources usually situated near sites of electricity use, such as rooftop solar panels and battery storage.”

Im Gegensatz zu großen, zentralen Kraftwerken, die Strom über weite Strecken transportieren müssen, befinden sich DER in der Regel in Haushalten, Unternehmen oder kleinen Gemeinden. Sie können entweder Energie erzeugen, speichern oder beides tun, und tragen dazu bei, die Energieversorgung vor Ort zu sichern und zu optimieren.

Die zunehmende Anzahl kleinerer erneuerbarer Energieanlagen kann perspektivisch allerdings das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage im Netz stören. Werden sie jedoch intelligent in größere Energiesysteme integriert, überwacht und gesteuert, können sie die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes sogar erhöhen. Gleichzeitig können DERs dazu beitragen, Übertragungsverluste zu reduzieren und CO2-Emissionen zu senken.  

Werden DERs so zu einem dezentralen Netzwerk zusammengefasst und gesteuert, spricht man von einem Virtuellen Kraftwerk (Virtual Power Plant, VPP). Die Entwicklung von Virtuellen Kraftwerken ist entscheidend für die Stabilität des Stromsystems auf Basis erneuerbarer Energien.  

Technologien und Komponenten von DER

DER umfassen eine Vielzahl von Technologien, die zur Erzeugung, Speicherung und dem effizienten Verbrauch von Energie eingesetzt werden.  

Typische Beispiele umfassen Photovoltaikanlagen (PV), Elektrofahrzeuge (EVs) und deren Ladestationen (Wallboxes), Batterien sowie Wärmepumpen. Dezentrale Energieressourcen können als einzelne physische Einheiten existieren oder virtuell gebündelt werden. Auch kleine Windkraftanlagen und Blockheizkraftwerke (BHKWs) können dazu gezählt werden.  

Eine Kernkomponente für die Zukunft stellt ein intelligentes Energiemanagementsystem (englisch: Home Energy Management System, kurz HEMS) dar, welches die verschiedenen Assets vernetzt. Hier laufen alle Datenströme zusammen und die DER werden optimal gesteuert, um den maximalen Kundennutzen zu erzeugen. So ermöglicht beispielsweise Enpal.One, die Energiekosten der Kundinnen und Kunden zu minimieren.

Sogenannte Smart Meter (intelligente Messsysteme – iMSys) sind erforderlich, um die Integration ins Stromnetz zu ermöglichen. Die technische Zählerinfrastruktur ist für den Aufbau stabiler Stromnetze daher von großer Bedeutung.

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Technologien im Bereich der DER

Sechs Technologien und Lösungen im Bereich der DER sind besonders vielversprechend:

• Batteriespeichersysteme können dem Stromnetz eine Vielzahl von Dienstleistungen bieten, wie etwa die Speicherung von Energie während Phasen mit überschüssiger Erzeugung aus erneuerbaren Quellen und deren Abgabe bei hoher Nachfrage. Ihr größter Nachteil sind die relativ hohen Anschaffungskosten.

• Elektrofahrzeuge (EVs) sind vielseitig einsetzbar, wenn sie als mobile Batteriesysteme genutzt werden, wobei ihr Wert für das Netz je nach Ladetechnologie und Steuerungsstrategie variiert.

• Elektrische Warmwasserspeicher und Raumheizungen können dem System Flexibilität bieten, wenn sie mit kostengünstigen Steuergeräten ausgestattet sind. Allerdings könnte die Elektrifizierung von bestehenden Haushalten, die bereits mit Gas versorgt werden, erhebliche Investitionen erfordern.

• Netzinteraktive, energieeffiziente Gebäude können die Energieproduktion und -nutzung (Prosumer) optimieren, indem sie die Anforderungen des Netzes berücksichtigen und ein breites Spektrum an Netzinteraktivität bieten. Die Anwendung geeigneter Anreize kann dem gesamten Stromsystem zusätzliche Vorteile bringen, da Verbraucher sonst Kombinationen von Technologien wählen würden, die in erster Linie ihren eigenen Interessen dienen.

• Home Energy Management Systeme (HEMS) bilden das Gehirn der DER. Insbesondere mit Blick auf virtuelle Kraftwerke steigen die Anforderungen and das HEMS, da schnelle Reaktionszeiten und hohe Genauigkeit der Steuerung erforderlich sind.  

• Virtuelle Kraftwerke (Virtual Power Plants, VPPs), also Netzwerke aus dezentralen Energieerzeugungseinheiten, Speichersystemen und flexiblen Verbrauchern, können die Aggregation verteilter Ressourcen über große Gebiete hinweg optimieren, indem sie fortschrittliche Datenanalysen wie maschinelles Lernen nutzen. Politische und regulatorische Herausforderungen, einschließlich der Regelungen zur Wertschöpfungskette, sind die Hauptbarrieren für eine breitere Einführung von VPPs.

Zukunftsperspektiven

Die Rolle von Distributed Energy Resources wird in den kommenden Jahren voraussichtlich weiter zunehmen. Mit der Weiterentwicklung von Technologien wie Batteriespeichern, intelligenten Netzen und der Elektromobilität wird das Potenzial von DER weiter ausgeschöpft werden können. Zudem könnten innovative Geschäftsmodelle wie Energiegemeinschaften und Peer-to-Peer-Energiehandel neue Möglichkeiten für die Nutzung und den Austausch von Energie schaffen.

Distributed Energy Resources bieten eine vielversprechende Möglichkeit, die Energieversorgung zu dezentralisieren und nachhaltiger zu gestalten. Trotz bestehender Herausforderungen liegt in DER ein enormes Potenzial, das genutzt werden muss, um den Übergang zu einer grüneren und widerstandsfähigeren Energiezukunft zu unterstützen.

Enpal nimmt hier eine Pionierrolle ein und vernetzt alle seine DER schrittweise zu einem Virtuellen Kraftwerk. Die Zahl der jährlich neu installierten DER und Smart Meter berichtet Enpal regelmäßig öffentlich.