Wie können wir unser Stromnetz auf die dekarbonisierte Zukunft Kaliforniens vorbereiten?

Kalifornien steht bei der Bekämpfung des Klimawandels an vorderster Front, mit bahnbrechenden Maßnahmen wie dem Erreichen von 100% kohlenstofffreier und erneuerbarer Energie bis 2045 (SB 100, 2018) und der Umstellung auf ausschließlich emissionsfreie Neuwagenverkäufe bis 2035 (Executive Order N-79-20). Nach Angaben der kalifornischen Luftreinhaltungsbehörde (California Air Resources Board) erfordert das Erreichen dieser Ziele eine Verdreifachung der derzeitigen Kapazität des Stromnetzes für saubere Energie bis 2045. Als Kaliforniens erste Community-Choice-Agentur setzt MCE weiterhin die landesweite Messlatte und rühmt sich mit über 95% treibhausgasfreier Energie ab 2022, Jahrzehnte vor den staatlichen Zielen. Die entscheidende Frage ist nun: Wie können wir sicherstellen, dass unser Stromnetz ausreichend ausgerüstet und widerstandsfähig ist, um diesen bedeutenden Wandel zu bewältigen und die in den kommenden Jahren erwartete rasante Nachfrage zu decken?

Überarbeitung eines veralteten Systems

Die kalifornische Energielandschaft ist im Wandel begriffen. Ursprünglich für die Verteilung von Strom aus fossilen Brennstoffen gebaut, verlagert sich unser Stromnetz nun auf die Integration erneuerbarer Energiequellen. In den letzten zwei Jahrzehnten hat Kalifornien seine Kapazität an erneuerbaren Energien, insbesondere im Bereich der Solarenergie, erheblich ausgebaut und damit einen wichtigen Schritt hin zu einem umweltfreundlicheren, robusteren Energiesystem getan.

Solarenergie allein ist jedoch nicht genug. Sie ist eine leistungsstarke, aber schwankende Ressource. Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten und unseren Elektrifizierungsbedarf zu decken, konzentrieren wir uns darauf, die Energieversorgung auszugleichen. Dazu gehört ein Mix aus intermittierenden erneuerbaren Energien wie Solar- und Windenergie sowie erneuerbaren Grunderzeugnissen wie Erdwärme und Biogas, die eine konstante Energiemenge liefern können. Strategische Lastverschiebung, insbesondere zur Anpassung des Energieverbrauchs an die Verfügbarkeit von Solarenergie, ist der Schlüssel zu dieser nächsten Phase der Energieinnovation.

Innovative Lösungen für ein zukunftsfähiges Stromnetz

Um die Herausforderungen der Integration erneuerbarer Energiequellen zu bewältigen, setzt MCE mehrere wichtige Lösungen um:

1. Intelligente EV Charging- und Netztechnologien
Die MCE Sync-App hilft E-Fahrern, ihre Fahrzeuge aufzuladen, wenn saubere Energie im Überfluss vorhanden ist und die Kosten niedrig sind. Fortschritte bei intelligenten Netztechnologien, einschließlich intelligenter Zähler und Netzautomatisierung, sind wichtig, um eine effiziente Stromverteilung und Nachfrageprognose zu erreichen.

2. Demand-Response-Programme
Programme wie der Peak FLEXmarket von MCE schaffen Anreize für die Kunden, den Stromverbrauch in den Zeiten des höchsten Strombedarfs zu senken, um die Zuverlässigkeit des Netzes zu verbessern. Sie unterstützen auch die Flex Alerts des California Independent System Operator, die freiwillige Einsparungen während der Nachfragespitzen fördern.

3. Entwicklung von Arbeitskräften für die Modernisierung der Netze
Der Ausbau und die Investition in grüne Arbeitskräfte ist ein zentrales Anliegen von MCE und von entscheidender Bedeutung für den Aufbau neuer Infrastrukturen und die Integration intelligenter Technologien zur Steigerung der Kapazität und Widerstandsfähigkeit des Netzes.

4. Verteilte Energieressourcen
Die Integration dezentraler Energieressourcen, wie z. B. Sonnenkollektoren in Verbindung mit Batteriespeichern, verringert die Belastung der zentralen Netzinfrastruktur und verbessert die Zuverlässigkeit und Flexibilität des Netzes. Virtuelle Kraftwerke (VPP) nutzen diese Ressourcen zur Unterstützung des Netzes, indem sie saubere Energietechnologien je nach Bedarf ein- und ausschalten, um die Belastung in Zeiten hoher Nachfrage zu verringern und bei Bedarf wieder Strom ins Netz einzuspeisen.

Regionale Netzintegration einbeziehen

Der California Independent System Operator (CAISO) konzentriert sich zusammen mit den Stromversorgern auf die regionale Netzintegration, um unsere dekarbonisierte Zukunft voranzutreiben. Dieser Ansatz beinhaltet die Konsolidierung mehrerer kleinerer Stromnetze in ein größeres, einheitliches Netz über die Grenzen der Bundesstaaten hinweg, um die Widerstandsfähigkeit und Effizienz zu verbessern.

Ausweitung der Import- und Exportkapazitäten: Durch die Anbindung an den breiteren westlichen Strommarkt kann Kalifornien seine Kapazitäten für den Import und Export sauberer Energie erweitern. Diese Verbindung ermöglicht dem Staat den Zugang zu einer größeren Vielfalt an sauberen Energiequellen, einschließlich Wasserkraft aus dem pazifischen Nordwesten und Solarenergie aus dem Südwesten. Außerdem kann Kalifornien überschüssige Solarenergie in andere Bundesstaaten exportieren.
Stabilisierung der Energiekosten und Verbesserung der Zuverlässigkeit: Die Regionalisierung trägt zur Stabilisierung der Energiekosten bei und bietet Schutz vor Stromausfällen. Durch den Zugriff auf verschiedene Energiequellen kann Kalifornien den unterschiedlichen Energiebedarf über den Tag und das Jahr hinweg decken, was die Energiesicherheit des Staates stärkt und zu einem widerstandsfähigeren regionalen Ökosystem beiträgt.
Bewältigung von Herausforderungen: Die regionale Netzintegration bietet zwar erhebliche Vorteile, bringt aber auch Herausforderungen mit sich, wie z. B. die Koordinierung von Vorschriften und die Kompatibilität der Infrastruktur. Um diese Hindernisse zu überwinden, sind eine sorgfältige Planung und gemeinsame Anstrengungen unerlässlich. Damit wird die Regionalisierung zu einem wichtigen Instrument in Kaliforniens Strategie für saubere Energie, um die Ziele für erneuerbare Energien effizient zu erreichen.

Berücksichtigung des Entwicklungsbedarfs bei der Übertragung und Verteilung

Das derzeitige T&D-System muss erheblich aufgerüstet werden, um den Zustrom an erneuerbaren Energien zu bewältigen. Investorengeführte Versorgungsunternehmen wie PG&E sind für diese Aufrüstungen verantwortlich. Zu den wichtigsten Schwerpunktbereichen gehören:

Erhöhung der Übertragungskapazität um erneuerbare Energie effizient über große Entfernungen zu transportieren.
Modernisierung der Vertriebsnetze um den Stromfluss in beide Richtungen zu steuern und intelligente Netztechnologien für das Echtzeitmanagement zu integrieren.
Investitionen in die Widerstandsfähigkeit der Netze gegen Naturkatastrophen und Cyber-Bedrohungen durch physische Aufrüstung und Cybersicherheitsmaßnahmen.

Die Quintessenz: Den Weg in eine elektrifizierte Zukunft ebnen

Auch wenn die Elektrifizierung Herausforderungen mit sich bringt, verfolgt Kalifornien einen proaktiven Ansatz, indem es Technologie, Politik und Infrastrukturinvestitionen einsetzt, um sicherzustellen, dass das Netz in einer elektrifizierten Zukunft nicht nur überlebt, sondern auch gedeiht. Indem wir diese Herausforderungen gemeinsam angehen, kommen wir einer nachhaltigen und zuverlässigen Energiezukunft für alle einen Schritt näher.