Im Januar fiel in Walenstadt der Startschuss zu „Quartierstrom“. Dem ersten lokalen und dezentralen Stromnetz der Schweiz. Die Resultate aus dem breit abgestützten Pilotprojekt könnten neue Erkenntnisse zu Energiegemeinschaften bringen und auch für das Gelingen der Energiewende von Bedeutung sein.

Wie wäre es, wenn man den eigenen, überschüssigen Solarstrom, anstatt dem lokalen Stromversorger, direkt seinem Nachbar verkaufen könnte und das noch zu einem Preis, den man selbst festlegt? Was bis vor kurzem noch undenkbar gewesen wäre, wurde Anfang Januar in Walenstadt Realität. Mit dem Forschungsprojekt „Quartierstrom“ entstand hier der erste lokale und dezentrale Strommarkt der Schweiz.

Das Hauptziel der Initianten von „Quartierstrom“ ist es, dass lokal produzierter Solarstrom vor Ort gehandelt und auch da verbraucht wird. Zur Abwicklung der dafür notwendigen Transaktionen kommen eine spezifische Blockchain und eine neu entwickelte App zum Einsatz. Sandro Schopfer vom Bits to Energy Lab der ETH Zürich und Projektleiter von „Quartierstrom“ erhofft sich aus dem breit abgestützten Pilotprojekt unterschiedlichste, neue Erkenntnisse zu lokalen Stromgemeinschaften. „Einerseits möchten wir überprüfen, ob ein solches System technisch überhaupt machbar ist und was für eine Rolle dem Prosumenten darin zukommt. Andererseits wollen wir aber auch anschauen, wie sich der lokale Handel, auf der Basis von Angebot und Nachfrage, auf den Solarstrompreis auswirkt.“ Gerade im Hinblick auf die Energieversorgung der Zukunft und die Energiewende könnten die aus dem Projekt gewonnenen Erkenntnisse von nicht zu unterschätzender Bedeutung sein.

Das Pilotprojekt „Quartierstrom“ findet rund um den Schwemmiweg in Walenstadt statt. Hier entsteht der erste lokale und dezentrale Strommarkt der Schweiz.

Die erste lokale und dezentrale Stromgemeinschaft der Schweiz

„Quartierstrom“ stellt, als erste lokale und dezentrale Stromgemeinschaft in der Schweiz ein Novum dar. „Bis jetzt hat es bei uns noch keine vergleichbaren Projekte gegeben, obwohl zur Zeit viel zu diesem Thema geforscht wird.“ Am ehesten vergleichbar ist das Pilotprojekt mit dem „Brooklyn Microgrid“, das 2016 begann und einen Teil des New Yorker Stadtteils in ein lokales Stromnetz verwandeln möchte.

Die Anfänge von „Quartierstrom“ gehen auf den Februar 2016 zurück. Damals wurde das Konzept dazu erstmals formuliert. „Die Idee, ein physisches, lokales Peer-to-Peer Grid zu schaffen existierte von verschiedenen Seiten bereits seit längerem“, so Schopfer. „An mehreren Workshops fanden sich seinerzeit die ersten Mitglieder des Projekts und formulierten zusammen Ihre Absichten.“ Mit dem zunehmenden Voranschreiten des Projekts  stiessen schon bald weitere Partner aus dem Hochschulbereich und der Industrie dazu. Heute beteiligen sich zehn unterschiedliche Instanzen an „Quartierstrom“. Darüber hinaus erfährt das Projekt Unterstützung seitens des Bundesamtes für Energie (BFE) im Rahmen von dessen Leuchtturmprogramm.

Die hohe Dichte an interdisziplinären Projektteilnehmern bei „Quartierstrom“ ergibt sich aus der Komplexität des Projektes und dem dafür notwendigen, unterschiedlichen Know-How.  „Nebst Entwicklern, Ingenieuren, Marktspezialisten und Verhaltensforschern sind noch zahlreiche weitere Berufsgruppen beteiligt. Jeder von uns hat einen anderen Background.“ Der vermutlich wichtigste Projektpartner für „Quartierstrom“ konnte im Sommer 2017 mit dem Wasser- und Elektrizitätswerk Walenstadt (WEW) gewonnen werden. „Gerade durch die Bereitstellung seines Verteilernetzes, beim Ausrollen der Geräte und beim Design der Tarife ist die Hilfe von dieser Seite für uns besonders wertvoll.“

Aus einem Quartier wird eine Energiegemeinschaft

Das Pilotprojekt „Quartierstrom“ findet denn auch im St. Gallischen Walenstadt statt. In dessen Zentrum steht das Quartier Schwemmiweg. „Der Ort eignet sich dafür sehr gut, da hier einerseits bereits die notwendige Anzahl von Photovoltaikanlagen existiert und andererseits die Bereitschaft der Anwohner, am Projekt teilzunehmen, sehr hoch ist“. Ausgelotet wurde letztere an einem Informationsapéro am 3. Mai letzten Jahres. Zahlreiche Walenstädterinnen und Walenstädter folgten der Einladung und bekundeten grosses Interesse an „Quartierstrom“. „Heute nehmen 37 Haushalte am Projekt teil. 28 davon verfügen über eigene PV-Anlagen.“ Zusätzlich in das lokale Stromnetz zwischengeschaltet sind sieben Batteriespeicher und eine Schnellladestation für Elektroautos.

„Während der kommenden zwölf Monate können die Teilnehmer am Projekt den selbst produzierten, überschüssigen Solarstrom untereinander handeln“, so Schopfer. Die dafür notwendigen technischen Nachrüstungen an den Stromanlagen der Haushalte konnte schon ab Herbst 2018 von den Mitarbeitern des WEW in Angriff genommen werden.

Für „Quartierstrom“ im Einsatz: Mitarbeiter des WEW Walenstadt bereiten das Pilotprojekt vor Ort vor.

„Der Aufbau der Dateninfrastruktur war sehr zeitaufwändig. Pro Haushalt wurden bis zu drei smarte Meter verbaut. Diese kommunizieren miteinander und messen dabei laufend den Stromverbrauch und die Stromproduktion innerhalb der Gemeinschaft. Auch die eingebauten Stromspeicher im lokalen Netz wurden mit solchen Metern versehen.“ Ausgestattet sind diese Messgeräte mit einer Blockchainsoftware, über welche die jeweiligen Transaktionen der Teilnehmer abgehandelt werden. „Heute sind die Vorbereitungen zu „Quartierstrom“ abgeschlossen.“ Im Januar ist der Startschuss zum Pilotprojekt erfolgt und das Quartier Schwemmiweg wurde zu einer lokalen Energiegemeinschaft.

Bis zu drei smarte Meter werden dabei pro Haushalt verbaut. Sie bilden die Voraussetzung für den über die Blockchain abgewickelte Stromhandel.

Der Prosument im lokalen Solarstrommarkt

Aber wie kann man sich den künftigen Solarstromhandel rund um den Schwemmiweg in der Praxis vorstellen?  Und wie soll der lokale Solarstrommarkt spielen? Im Kern von „Quartierstrom“ geht es nicht zuletzt um das Verhalten des Prosumenten. Des Stromproduzenten, der gleichzeitig auch Stromkonsument ist. Mit seinem Handeln kann er, während der kommenden zwölf Monate, über eine App und via Blockchain, beinahe in Echtzeit, Einfluss auf den lokalen Solarstrommarkt nehmen und diesen, gemäss seinen aktuellen Bedürfnissen, mitgestalten. Der schlussendliche Stromtarif ist dabei variabel und ergibt sich durch das Spiel zwischen dem aktuellen Angebot und der Nachfrage der beteiligten Haushalte nach Solarstrom.

So legen die Betreiber von Solarstromanlagen beispielsweise selbst fest, zu welchem Preis sie ihren Nachbarn ihren überschüssigen Solarstrom verkaufen möchten. Diese wiederum melden ihrerseits an, zu welchem Preis sie bereit sind den ihnen angebotenen, erneuerbaren Strom zu kaufen. In einem bestimmten Schnittpunkt treffen Angebot und Nachfrage dann jeweils aufeinander.

Verschiedenen technischen, aber auch gesellschaftlichen Fragen möchten die Initianten des Projektes während seiner Laufzeit nachgehen. Wie zukunftsorientiert ist die Idee eines dezentralen und lokalen Strommarkt an sich? Wie sinnvoll ist es überhaupt, dass sich Haushalte in einer Gemeinschaft zu einem erheblichen Teil mit eigenem Strom künftig versorgen können? Wie sieht es mit dem jeweiligen Verhalten der Nutzer, ihren Bedürfnissen, aber auch mit ihrer Akzeptanz neuen Stromkonzepten gegenüber aus? Von starker Relevanz ist auch die Frage, wie geeignet die Wahl einer Blockchain für die Abwicklung der einzelnen Transaktionen ist.

Handel wird möglich dank Blockchain und App

Die Blockchain-Technologie bildet, nebst dem Verhalten der Prosumenten, ein weiteres zentrales Element von „Quartierstrom“. Mit ihr wird der Handel des Solarstroms zwischen den beteiligten Parteien technisch möglich. „Wir haben nach einem Modell gesucht, das eine unabhängige, effiziente und unmittelbare Abwicklung der einzelnen Transaktionen garantiert. Die Blockchain kann das gewährleisten“, so Schopfer.

Unter einer Blockchain kann man sich einen Online-Markt vorstellen, in welchen darin übermittelte Daten dezentral verschlüsselt und in Datenblöcken gespeichert werden. Diese einzelnen Blöcke werden dann zu einer virtuellen „Kette“ (engl. chain) verknüpft. Nach einer vordefinierten Zeit erhalten alle an der Blockchain beteiligten Parteien eine Kopie der gerade aktuellen „Kette“, die über ein auf den Smarten Geräten der Personen vorinstalliertes Programm dargestellt wird.

Bezogen auf „Quartierstrom“ bedeutet das, dass die einzelnen, an den Stromanlagen angebrachten, smarten Meter die gemessenen Informationen und die gebotenen Preise alle fünfzehn Minuten an den virtuellen Markt und damit an die beteiligten Parteien übermitteln. Diese werden mit der, auf den jeweiligen Geräten installierten App, dargestellt. Über letztere wird der Kauf und der Verkauf des überschüssigen Solarstroms abgewickelt.

Gerade diese neu entwickelte App ist für den Erfolg des Pilotprojekts wichtig. Sie visualisiert den Teilnehmern den virtuellen Markt, der bei „Quartierstrom“ geschaffen wird. „Eine ausführliche Auseinandersetzung mit den Bedürfnissen der Teilnehmer war für die Entwicklung der App notwendig. Die hier gewonnenen Erkenntnisse flossen in ihr Design und auch das Handling ein.“ Für das Gelingen von „Quartierstrom“ ist das von Bedeutung. Denn ohne die Möglichkeit praktisch und benutzernah im Markt zu agieren, könnte das Interesse am Pilotprojekt schon bald schwinden und der virtuelle Markt würde dann allenfalls weniger, oder gar nicht spielen.

Mögliche Vorteile eines lokalen Strommarktes

Im Vergleich zu der bis anhin üblichen Realität in der Schweizer Stromwelt erfordern dezentrale und lokale Strommärkte ein Umdenken und sind auch nicht unumstritten. Den Antworten zu den Fragen ob und wie sie funktionieren, wird man sich während der Laufzeit von „Quartierstrom“ annähern.

Potentielle Vorteile bergen sie sowohl für die privaten Produzenten von erneuerbarem Strom, als auch für die klassischen Stromanbieter. „In einem lokalen Strommarkt bekommt der Prosument ein Mitspracherecht und kann den eigen produzierten, erneuerbaren Strom selbst und unmittelbar vermarkten. Dabei ist der zu erzielende Strompreis vermutlich höher, wenn man seinen Strom direkt an den Nachbarn abgibt, anstatt ihn ins Netz einzuspeisen. So fallen hier tiefere Kosten an, als wenn der Strom von einem grossen Versorger kommt. Auch durch die Abwicklung über die Blockchain können administrative Kosten tendenziell gesenkt werden.“

Andererseits könnten aber auch die klassischen Energieanbieter von dezentralen und lokalen Strommärkten profitieren. Für sie würden sich hier neue Märkte ergeben, die erschlossen werden könnten. Denn gerade bei ihnen liegt das für die Umsetzung solcher Märkte notwendige, technische Know-How und sie verfügen auch über die dafür notwendigen Infrastrukturen. So könnten sie sich in lokalen Märkten noch stärker als Energieexperten positionieren und innerhalb von diesen neue und sehr spezifische Dienstleistungen kreieren und erbringen.

Die Energiewende in unserer Nachbarschaft

Gerade auch für das Gelingen der Energiewende könnten die Erkenntnisse aus „Quartierstrom“ eine Rolle spielen. Das zunehmende Aufkommen der erneuerbaren Energien wie der Sonnen- oder der Windenergie ist eng verbunden mit dem Auftreten des individuellen, privaten Stromproduzenten. So entstehen, nebst den grösseren „Stromzentralen“, auch viele neue, kleine Stromkluster in der Schweiz. Die Energiewende findet damit an ganz unterschiedlichen Standorten statt. Auch in unserer unmittelbaren Nachbarschaft. „Die Zukunft wird ein Miteinander sein. Um die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu erreichen, sind dafür neue Strommodelle gefragt, die sich künftig auch am Markt behaupten können.“ Eine lokale und dezentrale Energiegemeinschaft könnte ein solches Modell darstellen.

Sandro Schopfer, Projektleiter von „Quartierstrom“: „Die Zukunft wird ein Miteinander sein. Um die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu erreichen, sind dafür neue Strommodelle gefragt, die sich künftig auch am Markt behaupten können.“

Wenn die Eigenproduktion von erneuerbarem Strom durch die Bildung solcher Stromgemeinschaften gefördert wird, könnten dadurch die installierten Anlagen schneller amortisiert und damit letztlich ein „Strahlungsprozess“ in Gang gesetzt werden, der die Installation weiterer Anlagen, auf privater Basis, künftig begünstigt. Für die wirtschaftliche Unabhängigkeit der erneuerbaren Energien im privaten Sektor wäre das förderlich und für das Gelingen der Energiewende notwendig. Ansätze wie „Quartierstrom“ werden zeigen was für ein Potential in solchen Märkten steckt. Gleichzeitig sind sie auch ein Indikator dafür was für einen Stellenwert bestimmte erneuerbare Energien bereits heute in unserer Gesellschaft haben.

Remo Boretti