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Wenn die derzeitigen Energieverbrauchstrends anhalten, wird die Welt bis 2050 doppelt so viel Energie benötigen wie heute. Um diesen Bedarf nachhaltig zu decken, muss die Verfügbarkeit von sauberer, erneuerbarer Energie beschleunigt werden. Ein effizientes Energiemanagement ist unerlässlich, um Sonnen- und Windenergie effektiv zu nutzen, das Wirtschaftswachstum zu fördern und die Umwelt zu schützen.

Die Grundlage für die notwendige Entwicklung des modernen Stromnetzes liegt in drei Schlüsselaktionen: Verwaltung, Umwandlung und Speicherung. Betrachten Sie diesen Prozess als Analogie zu den Finanzen. Man muss sie VERWALTEN, indem man den aktuellen und zukünftigen Kontostand überwacht, verfolgt und voraussieht; man muss sie UMWANDELN, z. B. auf Reisen, indem man mit Hilfe elektronischer Devisen die Währung wechselt; und man muss sie wie Ersparnisse auf einer Bank für die zukünftige Verwendung SPEICHERN. Wie beim Geld bietet das Konzept des Verwaltens, Umwandelns und Speicherns Nachvollziehbarkeit, Anpassungsfähigkeit und Sicherheit.

Das Energienetz, das vor über 100 Jahren entwickelt wurde, funktioniert seit jeher nach dem Hub-and-Spoke-Modell, bei dem Strom zentral erzeugt und an die Endverbraucher verteilt wird. Es bietet zwar Größenvorteile, hat aber mit Effizienzproblemen, Anfälligkeit für Störungen und Einschränkungen bei der Integration erneuerbarer Energiequellen zu kämpfen.

In jüngster Zeit haben wir einen Übergang von zentralisierten Kraftwerken zu dezentraler erneuerbarer Energie erlebt. Dabei handelt es sich um ein stark vernetztes System mit zahlreichen kleineren Stromerzeugern, die über ein größeres Gebiet verteilt sind und in das Verteilungsnetz einspeisen. Die Dezentralisierung ermöglicht Stromflüsse in beide Richtungen, so dass die Endverbraucher zu Prosumenten" werden, die überschüssige Energie an das Netz zurückverkaufen können, was die Entwicklung neuer Energiemärkte fördert. Wenn sie effektiv umgesetzt wird, erhöht die Dezentralisierung die Widerstandsfähigkeit der Energieversorgung und minimiert die Übertragungsverluste, erfordert jedoch Investitionen in die Infrastruktur und die Zusammenarbeit zwischen kleinen Erzeugern.

Mit dem Aufkommen dezentraler erneuerbarer Energiequellen werden das effektive Management, die Umwandlung und die Speicherung von elektrischer Energie immer wichtiger, um den reibungslosen Betrieb des Netzes und die nachhaltige Elektrifizierung der Gesellschaft zu gewährleisten.

Ein effektives Strommanagement durch intelligente Netztechnologien hilft, die Verteilung zu optimieren, Verschwendung zu reduzieren, Stromausfälle zu verhindern und eine zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten. Echtzeitdaten und -erkenntnisse sind für die Entwicklung neuer Systeme und Dienstleistungen auf dem Energiemarkt von entscheidender Bedeutung. Eine ordnungsgemäße Netzverwaltung ist für die Optimierung der Verteilung, die Minimierung von Verlusten und die Bereitstellung kostengünstiger Energie für die Endverbraucher unerlässlich.

Und wenn es um die Umwandlung geht, darf die Komplexität nicht unterschätzt werden. Energie wird auf ihrem Weg durch das Netz mehrfach umgewandelt - von Wechselstrom in Gleichstrom, von Gleichstrom in Wechselstrom und von Gleichstrom in Gleichstrom - von der Erzeugung über die Übertragung und Speicherung bis hin zum Zielort, z. B. dem Antriebsmotor eines Elektrofahrzeugs. Effiziente Energieumwandlungstechnologien sind entscheidend für die Integration erneuerbarer Energiequellen wie Sonnenkollektoren und Windturbinen in das Stromnetz. Wechselrichter spielen eine Schlüsselrolle bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und der Verwaltung von Gleichspannungen. Da immer mehr Wechselrichter eingesetzt werden, sind intelligentere Steuerungen erforderlich, um die Reaktionsfähigkeit des Netzes zu verbessern.

Auch die Energiespeicherung spielt in der Zukunft der Elektrifizierung eine entscheidende Rolle. Durch den Einsatz von Batterien und anderen Speichertechnologien kann überschüssiger Strom in Zeiten geringer Nachfrage aufgefangen und gespeichert und in Zeiten hoher Nachfrage wieder abgegeben werden. Dies trägt dazu bei, Netzüberlastungen und -zusammenbrüche zu verhindern, wodurch Milliarden von Dollar eingespart werden können. Energiespeichersysteme (ESS) können plötzliche Nachfrageschwankungen effizient ausgleichen, indem sie als elektrische "Gastanks" oder Lagerhäuser fungieren. Darüber hinaus können dezentrale Erzeuger überschüssige gespeicherte Energie an das Netz zurückverkaufen, wodurch sich neue Möglichkeiten für den Energiehandel eröffnen.

Batteriemanagementsysteme (BMS) spielen in ESS eine wichtige Rolle, da sie wichtige Erkenntnisse über den Ladezustand und die Gesamtlebensdauer einer Batterie liefern. Dieses Wissen ist entscheidend für die Optimierung des Zustands und der Langlebigkeit von Batterien sowie für die Erleichterung von Wiederverwendung und Recycling. Das BMS verfolgt und überwacht die einzelnen Batteriezellen genau und liefert Daten über Spannung und Strom. Diese Daten sind entscheidend für die Verbesserung der Systemkapazität, der Energieeffizienz und des langfristigen Werts.

Veraltete Übertragungssysteme kommen mit dezentraler erneuerbarer Energie nur schwer zurecht. Die Aufrüstung mit intelligenter Netztechnik ist entscheidend für eine effiziente Energieverteilung, die Förderung erneuerbarer Energien und die Beschleunigung der Dekarbonisierung. Intelligente Technologien verbessern den Betrieb, den Kundenservice, die Fehlererkennung und erfordern intelligente Edge-Anlagen für Echtzeit-Entscheidungen, Effizienz und Transparenz im Energiefluss.

Der Einsatz von Technologien zur Verwaltung, Umwandlung und Speicherung von Energie kann die Energieeffizienz erhöhen, die Energienutzung optimieren, die reibungslose Integration erneuerbarer Energien erleichtern und die allgemeine Stabilität und Zuverlässigkeit eines dezentralen Netzes verbessern. Die Nutzung dieser Fortschritte kann den Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft beschleunigen, die Energiesicherheit erhöhen und eine sauberere, gesündere Welt fördern.

Erfahren Sie mehr zu diesem Thema von Andrew Waller, Sales Director EMEA, Energy bei Analog Devices, in seiner Session "The Convergence of Industry 4.0 and the Decentralized, Clean Energy Grid" am 24. April, 13:25 - 13:45.