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27.09.2021

Dauerbaustelle Infrastruktur

Digitalisierung und Klimaschutz stehen nach der Bundestagswahl ganz oben auf der Agenda. Damit das Land seine Klimaziele erreicht, gleichzeitig aber wirtschaftlich wettbewerbsfähig bleibt, müssen nahezu alle Infrastrukturen modernisiert werden. Wie groß der Umbaubedarf ist, zeigt eine Bestandsaufnahme anhand von Ladeinfrastruktur, Mobilfunk und Stromnetzen.

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Dauerbaustelle Infrastruktur

Digitalisierung und Klimaschutz stehen nach der Bundestagswahl ganz oben auf der Agenda. Damit das Land seine Klimaziele erreicht, gleichzeitig aber wirtschaftlich wettbewerbsfähig bleibt, müssen nahezu alle Infrastrukturen modernisiert werden. Wie groß der Umbaubedarf ist, zeigt eine Bestandsaufnahme anhand von Ladeinfrastruktur, Mobilfunk und Stromnetzen.

Bauabschnitt #1: Ladeinfrastruktur

Der Individualverkehr in Deutschland wird elektrisch. Zwar werden aktuell hierzulande nur rund 300.000 Pkw mit Strom angetrieben, bis 2030 jedoch wird es bis zu 14,8 Millionen Akku-Fahrzeuge und Plug-in-Hybride geben, schätzt das Bundesverkehrsministerium in einer Studie. Die Ladeinfrastruktur muss damit Schritt halten und das ist herausfordernd. Besonders im öffentlichen Bereich kommt sie nur zögerlich in Tritt. Rund 39.000 öffentlich zugängliche Ladepunkte gibt es bislang in Deutschland. Bis 2025 müssen es mindestens 300.000 sein, fordern der Verband der Deutschen Automobilindustrie VDA und der ZVEI. Die Errichtung von Schnellladestationen entlang von Autobahnen und Bundesstraßen, an denen zügig mit 150 bis 320 kW Leistung Strom getankt werden kann, sind eine Maßnahme. Bis Ende 2023 wird der Bau von 1.000 der ultraschnellen Lade-Hubs mit rund zwei Milliarden Euro gefördert. 

Aber das allein wird nicht reichen. Nötig sind zudem immer mehr Ladesäulen mittlerer Leistung, zum Beispiel an Bau- oder Supermärkten, die mit 50 bis 100 kW Energie in die Autobatterie pumpen. Vor allem aber steigt der Bedarf an Ladepunkten in innenstädtischen Wohngebieten, die mit elf kW Wechselstrom für das mehrstündige Laden ausgelegt sind. Zwischen zehn und 15 Prozent der Deutschen sind sogenannte Laternenparker und viele Konsumenten sorgen sich verschiedener Umfragen zufolge vor dem Kauf ihres E-Autos darum, ob es unweit ihrer Wohnung ausreichend viele Ladesäulen gibt.

Dieses Problem haben Eigenheimbesitzer in der Regel nicht. Um auch hier die Kapazitäten zu steigern, fördert die Bundesregierung die Installation einer privaten Wallbox, zum Beispiel in der heimischen Garage, mit 900 Euro. Die Ladepunkte stellen bis zu elf kW bereit und können perspektivisch von den Stromversorgern ferngesteuert werden, um Lastspitzen abzufedern. Insgesamt stehen Fördermittel in Höhe von 400 Millionen Euro für die privaten Wallboxen bereit.

So ermutigend die aktuellen Impulse sind, das Tempo muss noch deutlich anziehen. Nicht zuletzt sind die Kommunen gefordert, Wohngebiete zügig und unbürokratisch mit öffentlichen Ladesäulen auszustatten und Drittanbieter gegenüber den heimischen Stadtwerken nicht zu benachteiligen.

 


Bauabschnitt #2: 5G-Mobilfunk

Bisher setzte 5G in Deutschland auf dem älteren Funknetz 4G auf. Das ändert sich seit diesem Jahr. Die Netzbetreiber forcieren den Ausbau des sogenannten „5G Standalone“-Netzes, und das ist auch erforderlich, denn erst damit lassen sich die Vorteile der neuen Technologie wirklich nutzen. 5G kann Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 20 Gigabit pro Sekunde übertragen, was rund hundertmal schneller ist als eine gute 4G-Verbindung. Die Reaktionsgeschwindigkeiten im Netz – die Latenz – sind mit zehn bis im besten Fall sogar nur einer Millisekunde ultrakurz. Außerdem können einzelne Netze geteilt werden, im Fachjargon „Network Slicing“ genannt, was Sicherheits- und Effizienzvorteile bietet. Die Deutsche Telekom gab Anfang 2021 bekannt, in Garching bei München den ersten Antennenstandort für 5G Standalone aufgebaut zu haben. Telefónica Deutschland kündigte an, noch in diesem Jahr nachzuziehen. Vodafone hat bereits rund 1.000 Antennen für sein Standalone-Netz in 170 Städten und Gemeinden freigeschaltet. Bis zum Jahresende sollen es 4.000 Antennen sein.

Das Interesse der Industrie an 5G ist groß. Viele Projekte kreisen um die Produktion von morgen, die dank 5G daten- und sensorgetrieben, „intelligent“, modular und hochautomatisiert ablaufen soll. Deutschland ging bei der Vergabe der 5G-Frequenzen einen Sonderweg: 100 Megahertz des Spektrums blieben für lokale Netze reserviert, die Firmen und Forschungseinrichtungen selbst aufbauen können. 123 Anträge für lokale 5G-Netze sind bei der Bundesnetzagentur bislang eingegangen, in 119 Fällen hat die Behörde zugestimmt. Darunter sind Konzerne wie BMW, Airbus und BASF, Mittelständler wie Kuka und Rohde & Schwarz sowie kleinere Unternehmen, Hochschulen und Behörden. Der Netzausrüster Nokia schätzt das Potenzial in Deutschland bis zum Jahr 2025 auf 5.000 bis 10.000 solcher Campusnetze.

Auch wenn sich 5G noch in der industriellen Testphase befindet, ist das Potenzial für technologische Entwicklung und Innovation in Deutschland hoch. Dafür aber muss sich auch die digitale Infrastruktur insbesondere in ländlichen Gebieten gut entwickeln, denn hier ist vielfach der starke Mittelstand zu Hause. Industrietaugliche Gigabitnetze sind für die Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland unverzichtbar, denn nur so sind Potenziale wie die von Industrie 4.0 auch für die Unternehmen zu erschließen. Eine leistungsfähige, leitungsgebundene Infrastruktur auf Basis von Glasfaser ist Voraussetzung für 5G, denn die Antennenstandorte müssen per Glasfaser angebunden werden. Mobilfunk und leitungsgebundene Infrastrukturen sind somit untrennbar miteinander verbunden.

Die Überführung von industriellen Pilotprojekten in das operative Geschäft sollte mit Förderprogrammen unterstützt werden. Derweil steht 6G schon in den Startlöchern: Der Standard soll ab 2030 an den Start gehen und noch einmal 100-mal schneller als 5G sein.

 


Bauabschnitt #3: Intelligente Stromnetze

Das komplexe Stromnetz in Deutschland zu modernisieren und zu dezentralisieren, ist eine Mammutaufgabe. Einerseits müssen die fluktuierenden Erneuerbaren übertragen werden, zumeist von Nord nach Süd. Alleine dafür, so das Bundeswirtschaftsministerium, müssen in den nächsten Jahren über 7.500 Kilometer im Übertragungsnetz optimiert, verstärkt oder neu gebaut werden. Andererseits sollen sich die Netze von Einbahnstraßen in beidseitig befahrbare Schnellstraßen verwandeln, denn die Grenze zwischen Erzeuger und Konsument löst sich weiter auf. Immer mehr Eigenheimbesitzer speisen als „Prosumenten“ den selbst generierten Solarstrom ins Verteilnetz ein. Parallel dazu gibt es immer mehr Wärmepumpen und E-Autos, die sowohl als Verbraucher wie als auch Speicher fungieren. 

Dadurch verändern sich die Lastgänge in den Netzen. Ein E-Auto sorgt dafür, dass sich die Spitzenlast eines Haushalts mindestens verdoppelt. Eine Wärmepumpe lässt den Jahresstrombedarf um den Faktor zwei bis drei steigen. Wenn immer mehr Eigenheimbesitzer diese Technologien gleichzeitig nutzen, steigt unvermeidlich die Gesamtlast im Netz. Insbesondere die Niederspannungsebene muss deshalb nicht nur aus- und umgebaut werden, sondern sie muss mithilfe der Digitalisierung flexibilisiert werden, fordern Experten.
 

Die Technologien dazu sind größtenteils vorhanden, beispielsweise intelligente Messsysteme oder etwa der regelbare Ortsnetztransformator. Auch Energiemanagementsysteme und die entsprechende Software existieren, um die Daten zu sammeln und auszuwerten. Damit lässt sich die Grundlage schaffen, die Last im Netz geschickt zu verteilen. Und Verbraucher hätten mittels flexibler Stromtarife den Anreiz, günstigeren Strom zu nutzen, etwa wenn sie ihr E-Auto zu Zeiten aufladen, in denen viel erneuerbarer Strom produziert wird und andere Verbraucher weniger laden. Auch Engpässe im Netz ließen sich durch die so gewonnene Transparenz besser lokalisieren. Der Ausbau würde dort erfolgen, wo er wirklich notwendig ist. 

Auf dem Weg in diese Zukunft werden viele regulatorische Entscheidungen nötig sein, wie sich schon heute an den Debatten etwa um das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) oder das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) zeigt. Konkret wäre es dringend geboten, das in der zu Ende gehenden Legislaturperiode nicht mehr verabschiedete Steuerbare-Verbrauchseinrichtungen-Gesetz (SteuVerG) umzusetzen. Wenn zum Beispiel in einer Straße zu viel Strom gleichzeitig verbraucht würde, weil am Sonntagabend alle Autobesitzer ihre E-Autos aufladen, dann wären die Netzbetreiber berechtigt, diese Spitzenlast nach definierten Vorgaben maßvoll zu dimmen, damit eine mögliche lokale Überlastung der Netze verhindert wird und weiterhin für alle genug Strom zur Verfügung steht. Ein Zwischenschritt hin zu flexiblen Stromtarifen.
 

 

Text Peter Gaide | Illustration Barbara Geising

 

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 1+2.2021 am 3. Mai 2021 erschienen

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