Elektrifizierung für eine nachhaltige Zukunft: OEMs und Integratoren treiben die Transformation voran

In diesem Artikel wird untersucht, wie die Elektrifizierung, angetrieben durch erneuerbare Energien und moderne Technologien, eine nachhaltige Zukunft gestaltet. Er erörtert die Herausforderungen durch fossile Brennstoffe, die Vorteile der Elektrizität und die Notwendigkeit eines Übergangs zu elektrisch betriebenen Haushalten. Intelligente Stromkreisunterbrecher und Energiespeicherung als Dienstleistung (ESaaS) werden als Schlüssellösungen für die Bewältigung der Herausforderungen der Elektrifizierung hervorgehoben. Die Rolle der OEMs wird hervorgehoben, wobei der Schwerpunkt auf den Möglichkeiten zur Schaffung von vernetzten, intelligenten Energielösungen liegt. Schließlich wird die Produktpalette von SECO, einschließlich der Clea-Software, als leistungsstarke Ressource für intelligentes Energiemanagement vorgestellt.

1. Elektrifizierung: Der einzige Weg zur Rettung der Umwelt

Mit Blick auf eine nachhaltige Zukunft wird eines immer deutlicher: Die Elektrifizierung ist der einzige gangbare Weg, um unsere Umwelt zu retten. Die traditionelle Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen - die Gewinnung von klebrigen Kohlenwasserstoffen und flüchtigen Gasen aus der Erde, ihre Raffinierung und schließlich ihre Verbrennung zur Energiegewinnung - ist voller Ineffizienzen und verursacht enorme Umweltkosten. Dieser unerbittliche Kreislauf verschwendet nicht nur enorme Ressourcen, sondern trägt auch zu erheblichen Treibhausgasemissionen bei, die zum Klimawandel und zur Zerstörung unserer natürlichen Ökosysteme führen. Der flüchtige Nutzen der Verbrennung fossiler Brennstoffe - Energie für einen kurzen Moment, bevor sie wieder verpufft - verdeutlicht die Ineffizienz und Vergänglichkeit unseres derzeitigen Energiemodells.

Im Gegensatz dazu stellt Elektrizität eine effizientere, vielseitigere und umweltfreundlichere Alternative dar. Der Fortschritt bei den Technologien für erneuerbare Energien treibt einen beeindruckenden Wandel hin zu einer saubereren Energiezukunft voran. Solarmodule, Windturbinen und andere erneuerbare Energiequellen versorgen zunehmend Haushalte, Unternehmen und Komponenten intelligenter Stromnetze - sie erzeugen Strom aufgrund ihrer inhärenten Fähigkeit, natürliche Ressourcen zu nutzen, und erfordern nach ihrer Installation nur minimale menschliche Eingriffe. Darüber hinaus stellt das Wachstum der erneuerbaren Energien jedes Jahr neue Rekorde auf. Im Jahr 2023 wurde die weltweite Kapazität an erneuerbaren Energien im Vergleich zu 2022 um 50 % erhöht, und für die nächsten fünf Jahre wird das bisher schnellste Wachstum erwartet, was eine kollektive Bewegung in Richtung Nachhaltigkeit widerspiegelt. Darüber hinaus haben viele Länder wie China, Frankreich und die Vereinigten Staaten neben den erneuerbaren Energien stark in die Atomenergie investiert, um den Zyklus von Energiebedarf und -angebot zu stabilisieren. Durch die Umstellung auf elektrische Energie nutzen wir nicht nur diese erneuerbaren Quellen, sondern verringern auch unsere Abhängigkeit von der Verbrennung fossiler Brennstoffe und tragen so zu einer gesünderen Umwelt für künftige Generationen bei. Für Erstausrüster und Akteure im Bereich intelligenter Netze und intelligenter Gebäude bietet dieser Wandel die Möglichkeit, fortschrittliche Komponenten und Technologien zu integrieren, die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit optimieren.

2. Umstellung der Haushalte auf elektrische Energie

Die Umstellung von Erdgas auf Strom gewinnt an Dynamik, da immer mehr Haushalte die Vorteile der Elektrifizierung erkennen. Einer der Hauptgründe für diese Umstellung ist die Volatilität der Erdgaspreise, die sich für Hausbesitzer als unberechenbar und kostspielig erwiesen haben. Im Gegensatz dazu sind elektrische Technologien nicht nur effizienter, sondern werden auch von Jahr zu Jahr erschwinglicher, so dass die Entscheidung für einen Wechsel sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch sinnvoll ist. Diese Umstellung ist vor allem in Regionen zu beobachten, die dramatische Schwankungen bei den Energiekosten erlebt haben, was zu einer Hinwendung zu zuverlässigeren und nachhaltigeren Energielösungen führt. Für Erstausrüster stellt dies eine entscheidende Gelegenheit dar, Komponenten zu entwickeln und zu liefern, die eine effiziente Elektrifizierung unterstützen und es ermöglichen, dass intelligente Gebäude und moderne elektrische Infrastrukturen diesen sich entwickelnden Anforderungen gerecht werden.

Viele Haushalte sind bereits mit elektrisch betriebenen Geräten vertraut - Kühlschränke, Backöfen, Heiz- und Kühlsysteme werden zunehmend elektrisch betrieben, und in einigen Teilen der Welt sind vollelektrische Haushalte schon seit Jahrzehnten die Norm. Diese breite Akzeptanz von Elektrogeräten zeigt, dass die Elektrifizierung ganzer Haushalte machbar ist. Allerdings gibt es nach wie vor einen erheblichen Engpass bei Heizsystemen, insbesondere in kälteren Klimazonen, und zwar sowohl auf der Ebene der einzelnen Haushalte als auch in umfassenderen Gebäudemanagementsystemen für gewerbliche Anwendungen. Im Gegensatz zu kleineren Haushaltsgeräten sind Heizungssysteme oft noch auf Erdgas, Propan oder sogar Holz angewiesen, was die vollständige Elektrifizierung dieser Haushalte erschwert. Darüber hinaus werden viele dieser Haushalte über Stromleitungen mit geringer Stromstärke (z. B. 30 A oder 100 A) versorgt, die ursprünglich nicht für die Elektrifizierung von Geräten konzipiert wurden, insbesondere für die Heizung, die bei weitem die energieintensivste Komponente der Elektrifizierung von Haushalten ist. Die Beseitigung dieses Engpasses ist entscheidend für die Verwirklichung der Vision einer vollständig elektrifizierten, umweltfreundlichen Zukunft. OEMs, die sich auf intelligente Netz- und Gebäudemanagementtechnologien spezialisiert haben, spielen eine zentrale Rolle bei der Bewältigung dieser Herausforderungen, indem sie Lösungen entwickeln, die den hohen Energiebedarf auch in elektrischen Systemen mit geringem Stromverbrauch effizient verwalten können.

3. Intelligente elektrische Schalttafeln, Leistungsschalter und ihre Rolle bei der Elektrifizierung

Intelligente Leistungsschalter in intelligenten Schaltanlagen bieten eine effektive Lösung für die Einschränkungen von elektrischen Systemen mit geringer Stromstärke, indem sie die Energieverteilung intelligent steuern, ohne dass umfangreiche Infrastruktur-Upgrades erforderlich sind. Durch die intelligente Steuerung der Energieverteilung ermöglichen intelligente Leistungsschalter eine effiziente Nutzung der verfügbaren Kapazität und helfen Gebäuden, innerhalb ihrer bestehenden Stromstärkegrenzen zu arbeiten.

Ein Hauptmerkmal intelligenter Leistungsschalter ist ihre Fähigkeit, elektrische Lasten dynamisch zu verwalten und zu priorisieren. Diese Fähigkeit ist wichtig, um sicherzustellen, dass kritische Systeme - wie z. B. HLK-Anlagen oder Notstromanlagen - in Zeiten des Spitzenenergieverbrauchs Vorrang vor weniger wichtigen Lasten erhalten. Wenn beispielsweise mehrere Geräte mit hoher Leistung in Betrieb sind, kann ein intelligenter Schutzschalter vorübergehend Lasten mit niedrigerer Priorität, wie Ladegeräte für Elektrofahrzeuge, deaktivieren, bis der Gesamtenergiebedarf sinkt. Durch die Integration von KI können intelligente Schutzschalter lernen und Muster der Stromnutzung verstehen. Sie können die Prioritätsliste auf der Grundlage von Echtzeitdaten dynamisch anpassen, ohne dass zuvor eine manuelle Konfiguration erforderlich ist, die über die Identifizierung der vom System gesteuerten Geräte hinausgeht. Dieses intelligente Lastmanagement verhindert eine Überlastung des Systems und trägt zur Aufrechterhaltung einer stabilen und zuverlässigen Stromversorgung bei, selbst in Umgebungen mit geringer Stromstärke.

Für Erstausrüster und Integratoren bieten intelligente Schutzschalter eine bedeutende Möglichkeit zur Verbesserung der Energieeffizienz und der Ausfallsicherheit in Wohn- und Geschäftsgebäuden. Die Integration von intelligenten Schutzschaltern in eine intelligente Gebäudeinfrastruktur hilft nicht nur bei der Bewältigung der Herausforderungen der Elektrifizierung, sondern eröffnet auch neue Wege für die Bereitstellung von Mehrwertdiensten. Durch die Integration von intelligenten Schutzschaltern, die mit Energiemanagementsystemen kommunizieren, können OEMs fortschrittliche Lösungen für das Lastmanagement, die Bedarfssteuerung und die Energieoptimierung anbieten. Dies macht sie zu einer Schlüsselkomponente für die Zukunft der Elektrifizierung und des intelligenten Energiemanagements und ermöglicht die nahtlose Integration von erneuerbaren Energiequellen und Batteriespeicherlösungen, wie sie in ESaaS-Modellen (Energy Storage as a Service) verwendet werden. Letztlich tragen intelligente Leistungsschalter zu einer widerstandsfähigeren, flexibleren und nachhaltigeren elektrischen Infrastruktur bei und treiben die Entwicklung von intelligenten Netzen und Gebäuden in Richtung einer vollständig elektrifizierten Zukunft voran.

4. Energiespeicherung als Dienstleistung: Befähigung von OEMs und Integratoren

Energy Storage as a Service (ESaaS) ist ein transformatives Modell, das es Einrichtungen ermöglicht, von den Vorteilen moderner Energiespeichersysteme zu profitieren, ohne dass sie die Infrastruktur kaufen oder warten müssen. Durch Dienstleistungsvereinbarungen erhalten Einrichtungen Zugang zu Energiespeicherkapazitäten, die dazu beitragen, Einnahmen zu generieren, Einsparungen zu erzielen und die Widerstandsfähigkeit der Stromversorgung zu verbessern - und das alles, während sie sich bei Verwaltung und Wartung auf einen Drittanbieter verlassen. Dieses Modell ist besonders wertvoll im Zusammenhang mit der Elektrifizierung, bei der ein effizientes Energiemanagement entscheidend für die Bewältigung von Bedarfsspitzen und die Integration erneuerbarer Energien ist. Die Größe des globalen ESaaS-Marktes lag im Jahr 2023 bei 68,19 Mrd. USD und wird bis 2033 voraussichtlich 152,90 Mrd. USD erreichen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,41 % im Prognosezeitraum von 2024 bis 20331.

ESaaS stellt eine große Chance für OEMs und Integratoren dar, insbesondere für diejenigen, die sich auf intelligente Stromnetze und Energielösungen für Gebäude konzentrieren. Durch die Nutzung von ESaaS können OEMs intelligente, vernetzte Lösungen mit IoT- und KI-Technologien entwickeln, die eine nahtlose Kommunikation zwischen Energiespeichersystemen, Energiemanagementplattformen und vernetzten Geräten ermöglichen. Mit dem ESaaS-Modell entfallen auch die hohen Anschaffungskosten, so dass die Einführung und Integration von Energiespeicherlösungen für Einrichtungen leichter zu realisieren ist.

Ein typisches ESaaS-System kombiniert eine Energiespeicherkomponente - in der Regel Lithium-Ionen- oder Flow-Batterien - mit einem Energiemanagementsystem und einem SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition). Das SCADA-System kommuniziert mit dem Energiemanagementsystem (EMS), dem Energieumwandlungssystem (PCS) und dem Batteriemanagementsystem (BMS) der Anlage, um eine nahtlose Integration und Reaktion auf den Energiebedarf sicherzustellen. Für OEMs eröffnet dies die Möglichkeit, Schlüsselkomponenten wie Wechselrichter, Energieüberwachungsgeräte und angeschlossene Steuerungssysteme zu liefern, die für den effektiven Betrieb von ESaaS-Modellen unerlässlich sind.

Der ESaaS-Ansatz ermöglicht es Einrichtungen auch, an regionalen Anreizprogrammen wie dem zeitgleichen Spitzenmanagement, der Laststeuerung und der Energiearbitrage teilzunehmen. Beim Spitzenlastmanagement wird der Energieverbrauch in Zeiten hoher regionaler Nachfrage reduziert, um die Kosten zu senken. Demand Response bietet Anreize für die Senkung des Verbrauchs auf Anforderung des Netzbetreibers. Bei der Energiearbitrage wird Energie gespeichert, wenn die Preise niedrig sind, und verwendet, wenn die Preise hoch sind, um Kosteneinsparungen zu erzielen. Dies bietet OEMs und Integratoren die Möglichkeit, einen Mehrwert für ihre Kunden zu schaffen, indem sie Lösungen bereitstellen, die diese Anreizprogramme unterstützen - was zu potenziellen Kosteneinsparungen und neuen Einnahmequellen führt. ESaaS kann beispielsweise bei Stromausfällen als Backup-Stromquelle fungieren, die Stromqualität verbessern und Funktionen zur Spitzenlastreduzierung anbieten, um den Energiebedarf einer Anlage zu normalisieren. Durch den Einsatz von KI-gesteuerten Erkenntnissen können ESaaS-Systeme den Zeitpunkt der Energiespeicherung und -abgabe optimieren und so maximale Kosteneffizienz und Energiestabilität gewährleisten.

OEMs können in hohem Maße von ESaaS profitieren, indem sie Produkte entwickeln, die in dieses Ökosystem des intelligenten, vernetzten Energiemanagements passen. Intelligente Lastmanagementgeräte, Kommunikationsmodule und fortschrittliche Sensoren sind entscheidend für den effektiven Einsatz von ESaaS. Angesichts der wachsenden Nachfrage nach robusten und anpassungsfähigen Energielösungen bietet ESaaS eine Möglichkeit für OEMs und Integratoren, bei der Bereitstellung nachhaltiger, skalierbarer Energielösungen eine Vorreiterrolle zu spielen. Durch die Integration von IoT und KI ermöglicht ESaaS eine präzise Überwachung, vorausschauende Wartung und anpassungsfähige Energiestrategien, wodurch Anlagen sowohl energieeffizient als auch widerstandsfähig gegen Stromausfälle werden.

5. SECOs Lösungen für OEMs und Integratoren

SECO bietet eine Reihe von Produkten an, die speziell entwickelt wurden, um OEMs und Integratoren in die Lage zu versetzen, innovative Lösungen für intelligente Stromnetze, Gebäudeautomatisierung und Elektrifizierung zu entwickeln, darunter fortschrittliche Computer-on-Module, System-on-Module, lüfterlose Embedded-PCs und Human-Machine-Interface-Lösungen (HMI). Zu diesen Produkten gehört das SOM SMARC ASL, ein SMARC® Rel 2.1 konformes Modul, das mit Intel Atom® x7000RE Prozessoren mit bis zu 8 Kernen, LPDDR5 Speicher mit In-Band ECC und integrierter Intel® UHD Grafik ausgestattet ist. Es bietet mehrere E/A-Schnittstellen, darunter PCIe, USB und zwei 2,5-Gb-Ethernet-Ports mit TSN-Unterstützung. Der SOM SMARC ASL ist für eine energieeffiziente, robuste Leistung ausgelegt und unterstützt erweiterte Temperaturbereiche, was ihn ideal für anspruchsvolle IoT-Umgebungen macht.

Eines der leistungsstärksten Angebote von SECO ist die Clea-Software-Suite - eine umfassende IoT-Plattform, die ein komplettes Set an Tools für Energieüberwachung, vorausschauende Wartung und Fernverwaltung bietet. Clea ermöglicht es OEMs und Integratoren, intelligente Energiemanagementlösungen zu entwickeln, die Echtzeit-Datenanalysen und KI sowohl im Edge-Bereich als auch in der Cloud einsetzen, um den Energieverbrauch zu optimieren, die Leistung zu verbessern und die Betriebseffizienz von Energiesystemen zu maximieren. Clea-Ready-Mikrocontroller und Computing-Module sind so konzipiert, dass sie sich nahtlos in eine Vielzahl von Anwendungen integrieren lassen, wobei ein offener API-Ansatz und SDKs auf GitHub verfügbar sind. Dies macht es einfach, herkömmliche Energiesysteme mit dem IoT-Ökosystem zu verbinden, Software von Drittanbietern oder interner Legacy-Software zu integrieren und von der Proof-of-Concept-Phase (PoC) bis zur vollen Produktion zu skalieren.

Die Lösungen von SECO können in einer Vielzahl von Elektrifizierungsprojekten eingesetzt werden. Clea kann beispielsweise für die vorausschauende Wartung von Energiespeichersystemen eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass der Zustand und die Leistung der Batterien kontinuierlich optimiert und die besten und günstigsten Tarife auf den Energieverbrauch angewandt werden, was bei industriellen Anwendungen die Gesamtenergieeinsparungen um bis zu 30 % erhöhen kann. Die System-on-Module von SECO können in Kombination mit der Clea-Software-Suite zur Entwicklung anspruchsvoller Energiemanagement-Dashboards verwendet werden, die es Gebäudemanagern ermöglichen, die Energieverteilung in Echtzeit zu überwachen und zu steuern. Diese Anwendungsfälle unterstreichen die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit von SECOs Produkten, die OEMs und Integratoren die notwendigen Werkzeuge an die Hand geben, um die Zukunft der Elektrifizierung und des intelligenten Energiemanagements anzuführen. Wenn Sie mehr über die Lösungen von SECO erfahren möchten, kontaktieren Sie uns bitte über die Seite Kontakt.