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Oct 21, 2023

Verteilte Energie: 4 Projekte, die Gemeinden widerstandsfähig machen

Von Andrea Willige Energieresilienz ist für Regierungen an die Spitze gesprungen

By Andrea Willige

Energieresilienz steht ganz oben auf der Tagesordnung der Regierungen. Dafür gibt es zwei Hauptgründe. Einer davon ist die lähmende Auswirkung der geopolitischen Instabilität auf die Kraftstoffpreise. Die andere besteht darin, die Auswirkungen des Klimawandels auf unsere Energiesysteme abzumildern, beispielsweise die starken Hitzewellen in Europa.

Lokalisiertere, verteilte Energieressourcen (DER) könnten eine Möglichkeit sein, beide Probleme anzugehen. Viele sind zudem erneuerbar und zirkulär, sodass kein Kompromiss zwischen größerer Widerstandsfähigkeit und der Agenda für saubere Energie erforderlich ist.

In entwickelten Volkswirtschaften sind zentralisierte Energiesysteme die Norm. Typischerweise handelt es sich dabei um nationale Energienetze, die von wenigen großen Kraftwerken gespeist werden. Diese werden wahrscheinlich mit Kohle, Gas oder Atomkraft betrieben und liefern Strom über Hunderte Kilometer lange Stromnetze.

Solche riesigen Netze eignen sich nicht für die Erzeugung erneuerbarer Energien, die naturgemäß verteilt sind – man denke an Offshore-Wind- oder Solarparks an abgelegenen Standorten. Die Umgestaltung der Stromnetze, um die Stromerzeugung näher an den Ort zu verlagern, an dem Energie benötigt wird, ist ein wesentlicher Bestandteil des Übergangs zu einer saubereren Energieversorgung.

DER-Lösungen sind vielfältig und reichen von der Kraft-Wärme-Kopplung über Fernenergiesysteme bis hin zu kommunalen Wärmepumpen.

Hier sind vier Beispiele für DER-Stromerzeugung, die diesen Ansatz verfolgen.

Ein neu errichteter Solarpark in North Carolina, der sich über eine Fläche von rund 55 Hektar im südlichen Caldwell County erstreckt, hilft den örtlichen Gemeinden bei der schnellen Dekarbonisierung.

Die Brighter Future Solar-Anlage liefert jedes Jahr 19.000 Megawattstunden Strom in das örtliche Stromnetz. Dies reicht aus, um 1.600 Haushalte mit Strom zu versorgen. Die Solaranlage hilft außerdem der lokalen Elektrizitätsgenossenschaft Blue Ridge Energy, stabile Strompreise für ihre Mitglieder aufrechtzuerhalten.

Mittlerweile kann der lokal erzeugte Strom einen Teil des Bedarfs an zusätzlichem Strom ausgleichen, der zu Zeiten der Spitzennachfrage, wenn die Stromgroßhandelskosten am höchsten sind, von einem traditionellen Stromanbieter eingekauft werden muss. Der Projektentwickler Oriden wird von Mitsubishi Power Americas unterstützt, einem Unternehmen der Mitsubishi Heavy Industries (MHI)-Gruppe.

Eine weitere Energierevolution ist im Gebiet der First Nations in Meadow Lake in Saskatchewan, Kanada, im Gange. Das Meadow Lake Tribal Council Bioenergy Center wird mit der Organic Rankine Cycle (ORC)-Technologie von Turboden, einem Unternehmen der MHI Group, CO2-neutralen Strom erzeugen.

Befeuert mit Restholzabfällen eines angrenzenden Sägewerks soll das Biomassezentrum 6,6 Megawatt Grundlaststrom für rund 5.000 Haushalte erzeugen. Über einen Zeitraum von 25 Jahren soll das Projekt die Treibhausgasemissionen um mehr als eine Million Tonnen reduzieren und die lokale Luftqualität verbessern.

Brennstoffzellen sind weltweit immer noch eine Seltenheit, aber in Japan verkaufen Gasunternehmen sie seit 2009 an Privatkunden.

Brennstoffzellen erzeugen Energie, indem sie Wasserstoff mit Sauerstoff kombinieren, um Wärme und Warmwasser bereitzustellen. Sie können Wärme bedarfsgerecht und dort bereitstellen, wo sie benötigt werden, wodurch der einzelne Haushalt unabhängiger vom Stromnetz wird.

Die Heizung für Wasser, Haushalte und Industrie machte im Jahr 2021 etwa die Hälfte des weltweiten Endenergieverbrauchs aus, bei entsprechendem CO₂-Ausstoß. Während Brennstoffzellen heutzutage typischerweise mit Erdgas gewonnenen Wasserstoff verwenden, wird erwartet, dass sie letztendlich mit einem größeren Anteil an Wasserstoff betrieben werden, der aus „grüner“ erneuerbarer Energie erzeugt wird.

Nirgendwo ist die Energieresilienz eine größere Herausforderung als in abgelegenen Regionen oder auf Inseln. Bislang war die Elektrifizierung entlegener Orte immer mit dem Einsatz von Dieselgeneratoren verbunden. Diese zu ersetzen ist eine Priorität im Wettlauf um Netto-Null. Aufgrund ihrer intermittierenden Natur können erneuerbare Energien allein jedoch keine stabile Stromversorgung gewährleisten.

Eine Lösung könnten neue Hybridenergiesysteme sein, die mit fossilen Brennstoffen betriebene Energie mit sauberer Energie und Batteriespeichern verbinden. Solche Systeme liefern nicht nur zuverlässige und erschwingliche Energie für abgelegene Standorte, sondern können auch die Widerstandsfähigkeit von Energieabnehmern in Unternehmen erhöhen. MHI hat beispielsweise ein System entwickelt, das erneuerbare Energiequellen, Batterien und Motorgeneratoren kombiniert.

Der Rankine-Zyklus ist ein thermodynamischer Zyklus, der Wärme in Strom umwandelt und etwa 85 % der weltweiten Stromproduktion liefert. Die Wärme wird einem geschlossenen Kreislauf zugeführt, der typischerweise Wasser als Arbeitsmedium verwendet.

Der Organic Rankine Cycle (ORC) basiert auf einem Turbogenerator, der als herkömmliche Dampfturbine arbeitet und thermische Energie in mechanische Energie und schließlich über einen elektrischen Generator in elektrische Energie umwandelt. Anstatt Dampf aus Wasser zu erzeugen, verdampft das ORC-System eine organische Flüssigkeit, deren Molekularmasse höher ist als die von Wasser. Dies führt zu einer langsameren Rotation der Turbine, geringeren Drücken und keiner Erosion der Metallteile und Schaufeln.

Lesen Sie mehr über den Organic Rankine Cycle

Erfahren Sie mehr über die Arbeit der MHI Group im Bereich dezentrale Energie

AKTIE

Andrea Willige

Andrea Willige hat viele Jahre damit verbracht, Inhalte für die internationale\nWirtschafts- und Technologiepresse zu erstellen und dabei für einige der größten Technologieunternehmen der Welt gearbeitet.