Power Up: Energieversorger müssen sich auf den steigenden Bedarf einstellen
In den letzten Jahrzehnten stagnierte die Energienachfrage in den USA. Die kommenden Jahrzehnte werden jedoch eine ganz andere Geschichte erzählen.
Tatsächlich verzeichnet das Land bereits einen Anstieg des Energieverbrauchs. So haben die Netzplaner im Jahr 2023 ihre Fünfjahresprognose für das Lastwachstum nahezu verdoppelt (von 2,6 % auf 4,7 %). Bis 2028 prognostizieren sie ein Spitzennachfragewachstum von 38 GW— und dieser Wachstumstrend wird sich fortsetzen. Die U.S. Energy Information Administration schätzt, dass der Energiebedarf in diesem Jahr auf 4,112 Mrd. kWh und im nächsten Jahr auf 4,123 Mrd. kWh ansteigen wird.
Was’ Was treibt den Energiebedarf in die Höhe?
Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Wirtschaft, Unternehmen und Verbrauchern entstehen neue Arten von Energielasten. Hier sind drei Beispiele:
Elektrofahrzeuge
Elektrofahrzeuge (EVs) sind in Bewegung— im wörtlichen und im übertragenen Sinne. Je mehr Elektrofahrzeuge auf die Straße kommen, desto’ Sie machen Energie auch mobil, indem sie zu unterschiedlichen Zeiten Energie von verschiedenen Stellen im Netz verbrauchen, je nachdem, wann und wo sie aufladen. Dies erfordert eine dynamische Echtzeitsteuerung des Gitters, damit die Elektronen dorthin geschoben werden können, wo sie hin sollen.’ werden benötigt.
Rechenzentren
Da Rechenzentren neue Anforderungen von künstlicher Intelligenz (KI) bis hin zu virtueller Realität (VR) bewältigen müssen, spielen sie in unserer digitalen Welt eine immer wichtigere Rolle.— und sie verbrauchen mehr Strom. Laut dem Gewerbeimmobilienberater Newmark beträgt der Stromverbrauch von US-Rechenzentren wird bis 2030 35 GW erreichen, was fast dem Doppelten ihres Energieverbrauchs im Jahr 2022 entspricht. Da die Welt immer technologisch fortschrittlicher wird, wird der Ausbau von Rechenzentren weiter voranschreiten.
Industrielle Prozesse
Rekordinvestitionen in die US-Fertigung, die durch wichtige Gesetze wie den Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA), den Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors (CHIPS) and Science Act und den Inflation Reduction Act (IRA) unterstützt werden, verleihen der Branche einen enormen Auftrieb. Und viele Fertigungs- und Industrieprozesse erfordern Wärme— was mehr Energie erfordert.
Was das alles für Energieübertragungs- und -verteilungsunternehmen bedeutet
Jetzt ist es an der Zeit, sich auf einen höheren Energiebedarf vorzubereiten. Die Netzinfrastruktur muss in der Lage sein, zweistellige Lastzuwächse in relativ kurzer Zeit zu bewältigen, was eine rasche Planung und den Bau neuer Erzeugungs- und Übertragungssysteme erfordert.
Mehr Stromerzeugung
Da die Energienachfrage steigt, muss mehr Strom erzeugt werden. Weil Energiewende Da die Verbraucher zunehmend von fossilen Brennstoffen weg und hin zu nachhaltiger Energie bewegt werden, könnte ein Großteil dieser Stromerzeugung durch den Bau weiterer Windparks, Solarparks und anderer Arten erneuerbarer Energiequellen erfolgen. Traditionelle Kraftwerke wie Gaskraftwerke werden ebenfalls benötigt.
Mehr Übertragungsleitungen
Eine noch größere Herausforderung als die Steigerung der Stromerzeugung besteht darin, die Anzahl der Übertragungs- und Verteilungsleitungen des Landes zu erhöhen, die die Energie von ihrem Erzeugungsort zu ihrem Verbrauchsort transportieren.’’’
In Kalifornien zum Beispiel kann es 10 Jahre oder länger dauern, eine einzige Hochspannungsleitung zu bauen. An dem Verfahren sind zahlreiche Interessenvertreter beteiligt, von den Grundbesitzern, die der Streckenführung zustimmen müssen, bis hin zu den Aufsichtsbehörden, die den Bau genehmigen und überwachen müssen.’ Eine weitere Herausforderung stellt das Netz selbst dar, das unterdimensioniert und viele Jahrzehnte alt ist und nicht immer eine erhöhte Stromübertragung und -verteilung unterstützen kann.’
Wir dürfen nicht vergessen, dass das Netzwerk in und für eine frühere Zeit konzipiert wurde. Es hat bisher den wachsenden Energiebedarf gedeckt, ist aber nur begrenzt in der Lage, dies auch in Zukunft zu tun. Eine Erhöhung des Stromflusses im Netz könnte die Infrastruktur überlasten und die Spannungs- und Frequenzstabilität beeinträchtigen.
Mehr Umspannwerke
Neben mehr Leitungen benötigen die Stromübertragungs- und -verteilungsunternehmen auch mehr Umspannwerke, um die Widerstandsfähigkeit des Netzes zu verbessern, erneuerbare Energiequellen zu integrieren, die Entfernung zwischen Stromerzeugung und -verbrauch zu verringern und die Energielasten gleichmäßig zu verteilen.
Die Umspannwerke von morgen müssen intelligent sein, um mehr Echtzeitdaten verarbeiten zu können, von Spannungs-, Durchfluss- und Strommessungen bis hin zur Fehlererkennung, Ereignisprotokollierung und Wartungsaufzeichnungen.’— Diese digitalen Umspannwerke Verwenden Sie Sensoren und diese Echtzeitdaten, um die Fernüberwachung und -steuerung zu unterstützen, die digitale Kommunikation zu ermöglichen und eine effiziente, rentable Stromversorgung zu fördern.
Da sie über eigene Computer, Speicher, Netzwerke, Stromversorgung, Kühlung und andere Infrastrukturen für spezifische Arbeitslasten verfügen, werden sie auch als Mikro-Rechenzentren bezeichnet.
Mehr Energiespeicherung
Energiequellen wie Sonne und Wind sind’nicht immer vorhersehbar. Im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken, die zu den gleichen Zeiten die gleiche Menge an Energie erzeugen, beeinflussen Variablen wie Wetter, Anlagenausrichtung und Wartung die Produktion von erneuerbarer Energie.
Speichersysteme dienen als Lager, um Energieüberschüsse, die in sonnigen oder windigen Perioden—von Verbrauchern’ in privaten Anlagen sowie von Versorgungsunternehmen’ in gewerblichen Anlagen—erzeugt werden, zu lagern, sodass sie freigegeben werden können, wenn diese Ressourcen’nicht so reichlich vorhanden sind. Dies gewährleistet eine konstante Stromversorgung und kann vor Leistungsschwankungen schützen bzw. Spannungseinbrüche und Stromausfälle verhindern.
Neue Berufsbilder
Erinnern Sie sich, was wir über digitale Umspannwerke gesagt haben, die zu Rechenzentren werden? Im Zuge dieses Wandels werden die Mitarbeiter in der Stromübertragung und -verteilung neue Kompetenzen benötigen.
Eine Rechenzentrumsumgebung funktioniert ganz anders als eine OT-Umgebung (z. B. ein traditionelles Umspannwerk). Versorgungsunternehmen benötigen IT-Fachleute, die die Software- und Hardwarekapazitäten in komplexen Umspannwerken mit Servern und anderen Netzwerkgeräten überwachen.
In einigen Fällen können Neueinstellungen erforderlich sein. In anderen Fällen kann die Fortbildung vorhandener OT-Teammitglieder helfen, Lücken zu schließen.
Es ist Zeit, die Digitalisierung zu beschleunigen’
Da sich die Gesellschaft weiterentwickelt und mehr Energie pro Kopf verbraucht, sind wir alle dafür verantwortlich, Energie auf nachhaltige Weise zu erzeugen, zu übertragen und zu verteilen.
Belden ermöglicht es Energieversorgern und -verteilern, die Digitalisierung zu beschleunigen und in Bereichen wie der Automatisierung von Umspannwerken, intelligenten Stromnetzen und Lastverteilungszentren bessere Ergebnisse als der Branchendurchschnitt zu erzielen.
Die Experten und Berater in unseren Customer Innovation Centers Kann Ihnen bei der Erstellung einer digitalen Roadmap helfen, sodass Sie sich schon jetzt auf den bevorstehenden Anstieg des Energiebedarfs vorbereiten und die von Ihren digitalen Umspannwerken erfassten Daten zur Optimierung Ihres Betriebs nutzen können.
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Über den Autor
Guilhermme Lisboa ist Elektroingenieur und in Brasilien geboren und aufgewachsen. Er erhielt 2007 seinen Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik von der UFPR und macht derzeit seinen Master-Abschluss an derselben Universität. Er arbeitet seit 15 Jahren als Systemintegrator mit Schutz- und Steuerungssystemen, vom Lösungsdesign bis zur Inbetriebnahme für Übertragungs- und Verteilungsunternehmen sowie andere große Industrien und U-Bahn-Systeme. Er kam 2022 als Digital Automation Consultant zu Belden und konzentriert sich auf den Energiesektor.