Auswirkungen von erneuerbaren Energien und Micro-Grids auf die Weltwirtschaft

Für die Energiewende ist es notwendig, die Energieinfrastruktur zu revitalisieren, die Architektur der Energienetze zu verändern und neue Anlagen und neue Strategien einzuführen.

Diese werden benötigt, um den Unterschieden in der Art der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen Rechnung zu tragen.

Dabei sind die neuen, sauberen Generatoren natürlich kein bloßer Ersatz für konventionelle, mit fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke. Bei der neuen Art der Stromerzeugung geht es vielmehr um Energievielfalt – nicht nur durch Wind- und Sonnenenergie, sondern auch durch Geothermie und Wasserkraft, einschließlich Gezeiten – und um eine stärker dezentralisierte Architektur. Es wird wesentlich mehr Generatoren geben, typischerweise mit geringerer MW-Leistung als zentralisierte Gas- oder Kohlekraftwerke, die an wesentlich mehr Punkten ins Netz einspeisen

Daneben werden die Netze über zahlreiche verteilte Speicher verfügen, die oft zusammen mit den Generatoren und auch vor Ort in Hinter-dem-Zähler-Anlagen auf den Grundstücken der Kunden installiert sind.

Steigende Gesamtkapazität

Langfristig muss die Gesamt-MW-Kapazität die des konventionell betriebenen Netzes übertreffen. Dies ist notwendig, da der weltweite Strombedarf mit der Dekarbonisierung steigt. Immer mehr Anlagen, die früher mit konventionellen Brennstoffen betrieben wurden – wie Autos, Busse, Flugzeuge und Anwendungen mit stationären Verbrennungsmotoren – werden aus Gründen der Effizienzsteigerung und Emissionsreduzierung elektrifiziert.

Die Industrie reagiert bereits mit ehrgeizigen Plänen zur Kapazitätserweiterung auf diesen Umstand. Europas größter Solarpark, das Núñez de Balboa-Projekt von Iberdrola, ging trotz der Auswirkungen der COVID-19-Krise pünktlich in Betrieb. Mit 500 MW installierter Leistung kann die Anlage den Energiebedarf von 250.000 Menschen decken und spart voraussichtlich 215.000 Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr.

Es sind auch neue Richtlinien für die dezentrale Stromerzeugung erforderlich, die es privaten Organisationen und Einzelpersonen ermöglichen, individuelle, selbstversorgte Microgrids zu schaffen. Diese können ihren eigenen Strom speichern und nutzen und überschüssigen Strom gegen eine Vergütung ins Netz einspeisen. Sie behalten die Flexibilität, Strom aus dem Netz zu beziehen, wenn die eigene Stromerzeugung gering ist, und können bei Bedarf zum Schutz vor Netzstörungen vom Netz getrennt werden. Durch die Abkopplung und die autonome Funktionsweise können diese Microgrids zur Stabilität des Hauptnetzes beitragen und gleichzeitig den lokalen Nutzern Zugang zu zuverlässiger Energie bieten. Expertenteams sind bereits dabei, Microgrids auf kommerzieller Basis für Unternehmen und private Eigentümer zu konzipieren und zu implementieren.




Ein widerstandsfähigeres Stromnetz

Infolge des veralteten Stromnetzes sind Stromausfälle wahrscheinlich häufiger, als den meisten Menschen bewusst ist. Kurzzeitige Stromausfälle treten häufig auf und dauern in der Regel mehrere Minuten. Viele Mitarbeiter in der IT-Branche wissen das, denn sie haben schon oft beobachtet, wie oft ihre unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) einspringen musste, um die Stromversorgung zu sichern. Das neue Energiekonzept erfordert umfangreiche Änderungen an der Infrastruktur, die wiederum Möglichkeiten für die Erneuerung einiger veralteter Anlagen schaffen. Da erneuerbare Energiequellen von Natur aus unbeständig sind, müssen robuste Backup-Stromquellen in das Netz integriert werden. Dies führt zu einer größeren Widerstandsfähigkeit gegen Ausfälle.

Lösung von Sicherheitsproblemen

Auch wenn die Chance, das Netz „grüner“ zu machen, sehr groß ist, müssen die neuen Gerätegenerationen dennoch die geltenden Standards für netzgekoppelte Anlagen erfüllen. Sicherheit hat oberste Priorität und dabei muss berücksichtigt werden, dass die Li-Ionen-Batterietechnologie in dieser Hinsicht nicht ganz perfekt ist. Fehlfunktionen haben zu Bränden in Geräten wie Computern und einigen Elektrofahrzeugen geführt. Es sind strenge Sicherheitsvorkehrungen erforderlich, die möglicherweise durch eine Kombination aus neuen Brandschutzvorschriften, wie sie in UL9540A beschrieben sind, und fortschrittlichen Batteriearchitekturen, die von Anfang an mit Blick auf die Einhaltung dieser Vorschriften entwickelt wurden, erfüllt werden können.

Kurzfristig kann es weiterhin zu Stromausfällen kommen, wie sie im Sommer 2020 in Kalifornien auftraten. Diese sind auf den schnellen Abbau konventioneller Kapazitäten zurückzuführen, die nicht in ausreichendem Maße durch erneuerbare Energien ersetzt werden. Mit Blick auf die Zukunft versprechen die aktualisierte Energiearchitektur, -infrastruktur und -politik, die mit dem neuen Energieparadigma einhergehen, jedoch ein stabileres, saubereres und nachhaltigeres Netz.

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