Photosynthese

Erneuerbare im Aufwind

Die Messlatte liegt hoch: Bis 2050 sollen erneuerbare Ressourcen weltweit fast die komplette Energieversorgung abdecken. Kein unrealistisches Ziel, denn dank niedriger Preise sind sie inzwischen mit fossilen Energieträgern konkurrenzfähig. Die Energiewende bleibt dennoch eine komplexe Aufgabe.

Die Erneuerbaren sind die Schlüsseltechnologien für Klimaschutz und Nachhaltigkeit. Immer mehr Länder rund um den Globus setzen auf natürliche Ressourcen wie Sonne und Wind. Unter ihnen Schwellenländer wie Indien oder China, die damit auf den eigenen, rasant wachsenden Energiebedarf reagieren. Besonders China drückt aufs Tempo. Zwar verfeuert die zweitgrößte Volkswirtschaft der Welt noch fast die Hälfte der global eingesetzten Kohle, gleichzeitig rüsten sich chinesische Energiekonzerne, im Ökostromsektor internationale Märkte zu erobern. Laut dem McKinsey Global Institute investiert der bevölkerungsreiche Staat in Ostasien jährlich über 100 Milliarden in den Ausbau grüner Technologien und damit mehr als die USA und Europa zusammen. China ist heute schon der weltweit größte Hersteller, Installateur und Exporteur von Solarmodulen, Windturbinen und Elektrofahrzeugen.

Einige tausend Kilometer entfernt ist ebenfalls einiges in Bewegung. In Südspanien hat die BayWa AG über ihre Beteiligung BayWa r.e. renewable energy GmbH das Solarkraftwerk „Don Rodrigo” gebaut. Die Gesamtleistung des Parks beträgt 175 Megawatt. Damit bewegt sie sich in der Größenordnung eines konventionellen Spitzenlastkraftwerks: Mit den so erzeugten 300 Gigawattstunden lassen sich pro Jahr rund 93.000 spanische Haushalte mit Strom versorgen. Hier wird erstmals in Europa ohne jegliche Förderung grüner Strom zu Marktpreisen erzeugt.

Wenn wir über erneuerbare Enegieformen sprechen, sind dies in der Regel Wind- und Solarenergie. Grundsätzlich ergänzen sich diese beiden Technologien gut, da es oft windet, wenn die Sonne nicht scheint und umgekehrt. Aufgrund dieser natürlichen Gegebenheiten speisen beide aber nur fluktuierend ins Netz ein, eben dann, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Darauf muss sich das gesamte Stromnetz einstellen und flexibler werden. Neben einem optimalen Lastmanagement spielen innovative Speichertechnologien eine wichtige Rolle, um die Versorgungs- und Systemsicherheit weiterhin zu gewährleisten. Sie dienen dazu, Erzeugung und Verbrauch in Balance zu halten und zeitlich zu entkoppeln. Damit leisten sie einen entscheidenden Beitrag zur Netzstabilität. Dies rückt mehr und mehr in den Fokus. Schließlich sollen Flotten von Autos und Lastwagen eines Tages flächendeckend vollkommen elektrisch betrieben werden.

Neben Batterien und Akkus gibt es weitere Speichermöglichkeiten, um elektrische Energie aufzunehmen, beispielsweise in Form von Wasser in Pumpspeichern. Oder regenerativer Strom wird genutzt, um Wasser in Power-to-Gas-Anlagen mittels Elektrolyse in die Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der so gewonnene Wasserstoff kann in der Gasinfrastruktur gespeichert und bei Bedarf auch rückverstromt werden, denn bis zu einem gewissen Prozentsatz kann reiner Wasserstoff auch mit Erdgas gemischt im bestehenden Gasnetz transportiert und so auch gespeichert werden. Unter Zugabe von Kohlenstoffdioxid wird aus Wasserstoff synthetisches Methan. Es ist chemisch mit fossilem und biogenem Erdgas identisch und auch so einsetzbar. Wasserstoff lässt sich durch diese Verfahren zur Wärmeversorgung und für industrielle Prozesse einsetzen oder dient verflüssigt als Treibstoff.

Auch Batterien werden als elektro-chemische Speicher eingesetzt. In der Mehrzahl sind es Lithium-Ionen-Batterien, deren Produktionskosten in den vergangenen Jahren um bis zu 80 Prozent gesunken sind. Die weltweit größte Lithium-Ionen-Batterie ist in Australien mit einer Leistung von 100 Megawatt in Betrieb und wurde vom amerikanischen Elektroautohersteller Tesla entwickelt. Mit ihr lassen sich bei einem Stromausfall 30.000 Haushalte bis zu einer Stunde lang mit Energie versorgen. Und die nächste Generation aufladbarer Stromquellen steht bereits in den Startlöchern: Magnesium-Batterien sollen eine noch höhere Leistung erbringen. Sie gelten als sicher, günstiger und benötigen keine wertvollen Rohstoffmaterialien.

Die Energiewende ist untrennbar verbunden mit der Digitalisierung. Sie ist die Basis dafür, alle vorhandenen Lösungsansätze effizient und intelligent miteinander zu verknüpfen. Erst digital vernetzt bilden Speicher, Erneuerbare Energien-Anlagen und flexible Verbraucher ein schlaues Netz, das so genannte Smart Grid (siehe Randspalte). Einen wichtigen Baustein dieser Vernetzung bilden virtuelle Kraftwerke (siehe Randspalte), wie sie auch die BayWa r.e. betreibt. Virtuelle Kraftwerke können beliebig viele Windparks, Photovoltaik- und Biogasanlagen oder auch Blockheiz- und Wasserkraftwerke sowie Stromspeicher und Verbraucher über eine zentrale Kommunikationsplattform miteinander vernetzen. So können etwa bei Windflaute oder wenn die Sonne nicht scheint, automatisch Biogasanlagen hochgefahren oder Verbraucher gedrosselt werden. Über die Anbindung an ein virtuelles Kraftwerk können flexible Erzeuger, Verbraucher und Speicher immer genau dann Strom bereitstellen oder beziehen, wenn es dem Gesamtsystem am meisten nützt und zugleich wirtschaftlich am lukrativsten ist.

Im Umfeld neuer Strategien rund um regenerative Energien hat sich eine Vielzahl von Unternehmen etabliert. Täglich wachsen die Geschäftsfelder und Innovationen drängen auf den Markt. Erst kürzlich hat ein in Australien ansässiges Start-up beispielsweise ein akustisches Überwachungssystem für Rotorblätter patentieren lassen: Es soll die Service- und Wartungskosten von Windturbinen verringern, indem eine Software den „Gesundheitszustand“ der Turbine einschätzt.

Insgesamt lässt sich sagen, dass die Erneuerbaren mittlerweile zur treibenden Kraft einer völlig neuen Energie-Infrastruktur geworden sind. Eine steigende Energieeffizienz ist ebenfalls ein Schlüssel zum Erfolg. Experten, Politiker und Wissenschaftler sind sich darin einig, dass die komplexen Prozesse Zeit in der Umsetzung brauchen. Bei all dem ist nicht zu vergessen: Die Energiewende spielt sich nicht nur in den Köpfen ab, sondern muss auch aktiv umgesetzt werden. Dazu kann jeder Einzelne etwas beitragen. Weniger Energieverbrauch zugunsten sauberer Luft, mehr Lebensqualität und Wohlstand bleibt daher auch eine gesellschaftliche Herausforderung – rund um den Globus.

Download PDF
Derzeit liegen noch nicht genügend Bewertungen vor.
Bewertung abgeben
2022
soll die Solarenergie etwa ein Fünftel des Strombedarfs in Ägypten abdecken.

Smart Grid

Das Smart Grid bezeichnet ein intelligentes Stromnetz, das Stromerzeuger, Versorger, Speicher und Verbraucher miteinander verbindet. Es verteilt dabei die Lasten flexibel, sodass die entsprechende Spannung im Verteilernetz bestehen bleibt. Über digitale Stromzähler, sogenannte Smart Meter, erfährt der Stromerzeuger, wann und wo wie viel Strom verbraucht wird. Gleichzeitig kann der Energieversorger über das Stromnetz mit den digitalen Stromzählern des Verbrauchers kommunizieren.

Virtuelles Kraftwerk

Ein virtuelles Kraftwerk bildet ein zentrales Leitsystem für beliebig viele Windparks, Photovoltaik- und Biogasanlagen oder auch Blockheiz- und Wasserkraftwerke sowie Stromspeicher und Verbraucher. Über diese Vernetzung funktionieren alle einzelnen Komponenten zusammen wie ein riesiges Kraftwerk. Seine größten Vorteile: Es bietet höchste Flexibilität und ermöglicht eine komplett automatische Steuerung von tausenden Erzeugern und Verbrauchern.