KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist ein Zusammenschluss des Forschungszentrums Karlsruhe und der Universität Karlsruhe.

Das KIT zählt zu den führenden Forschungseinrichtungen im Technologiebereich und ist Teil der Helmholtz-Gemeinschaft.

Die Forschungsergebnisse sollen nicht nur einen theoretischen Nutzen erfüllen, sondern auch Eingang in die Praxis finden. Das KIT-Innovationsmanagement sorgt für den direkten Transfer von neuen Erkenntnissen, innovativen Ideen oder Know-how in Wirtschaft und Gesellschaft.

Ein wichtiger Schwerpunkt des KIT ist die Energieforschung mit dem gesamten Zyklus von der Erzeugung und Umwandlung über die Verteilung, den ressourcenschonenden Einsatz bis hin zu allen Umwelteinflüssen.

Studierende bilden sich am KIT in rund 60 Studiengängen weiter.

Website des KIT

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie

Die EU-Kommission hat im Dezember ihren Energiefahrplan 2050 vorgelegt, in dem sie Szenarien für die Energieversorgung der Zukunft aufzeichnet. Der Steckbrief bietet einen Überblick über die wichtigsten Inhalte.

Sonnenergie ist die schonendste Energieform. Foto: Rainer Sturm / Pixelio

Der Fahrplan soll Wege aufzeigen, wie der Energiesektor so umgebaut werden kann, dass die CO2-Emissionen des Energiesektors bis 2050 um 85 Prozent verringert werden können. Die EU-Koordination hat die wichtigsten Inhalte des Fahrplans, Positionen der Umweltverbände zu dem Fahrplan sowie eine Einordnung in den politischen Kontext übersichtlich in einem DNR-Steckbrief zusammengefasst.

DNR-Steckbrief EU-Energiefahrplan 2050

„Die Energiewende funktioniert über die Kunden“. Die Universität Passau forscht gemeinsam mit den Stadtwerken Passau und dem Stromgroßabnehmer und IT-Dienstleister :a:k:t: Informationssysteme AG an einem Modell, wie die Netzinfrastruktur die Herausforderungen der Energiewende verkraftet.

Kunden bilden Schlüsselfaktor zur sinnvollen Nutzung des Stromnetzes – Foto: Gabi Schoenemann / Pixelio

Ein intelligentes Steuerungssystem passt den Verbrauch automatisch dem schwankenden Angebot an.
Die Universität Passau forscht mit dem EU-Projekt „All4Green“, wie die Wende zu mehr Energie aus erneuerbaren Energien gelingt, ohne dass die Stabilität der Stromnetze verloren geht. Gemeinsam mit den Partnern Stadtwerke Passau, dem Softwarehaus und Rechenzentrumsbetreiber :a:k:t: und einer Projektfördersumme von knapp 3 Millionen Euro arbeiten Prof. Hermann de Meer und sein Team an einer IT-Steuerung der Stromverteilung, die den Verbrauch der Kunden abstimmt auf das Angebot im Netz. Schwankungen in der Stromproduktion führen so nicht zu einem Netzkollaps.
Eine neu entwickelte Software synchronisiert den Verbrauch des Abnehmers mit der Auslastung des Anbieters. Sinkt die Stromzufuhr ins Netz, weil an einem windstillen, trüben Tag mit Niedrigwasser weder Wasserkraft noch Wind- und Sonnenenergie in ausreichendem Maß zur Verfügung stehen, sollen die Server von :a:k:t: energieintensive Rechenoperationen auf einen günstigeren Zeitpunkt verschieben. Wird umgekehrt kurzfristig deutlich mehr Strom ins Netz eingespeist als abgenommen werden kann, soll der Großkunde etwa die Kühlung seiner Rechner verstärken. Damit verschafft er sich einen Puffer, um sie zu einem späteren Zeitpunkt kurzzeitig ganz ausschalten zu können. Im Schnitt bleibt so der Energieverbrauch gleich, die Schwankungen im Netz werden jedoch ausgeglichen.
Zur technischen Umsetzung einer solchen neuartigen Vertragsbeziehung zwischen Stromanbieter und
-abnehmer gewähren sowohl die Stadtwerke als auch :a:k:t: den Mitarbeitern der Universität Passau Zugang zu ihrer IT-Struktur. „Unser gemeinsames Ziel ist eine vollautomatisierte Steuerung: Das Netz meldet den Wunsch nach Energieeinsparung, die Schnittstelle in unserem Rechenzentrum berechnet automatisch – abhängig von der Auftragslage –, welche Systemkomponenten ihren Verbrauch herunterfahren können“, erklärt Stefan Dambeck, Leiter der Abteilung System Operations bei :a:k:t:. Die Firma arbeitet mit der Universität bereits in einem weiteren Projekt an Energieeinsparungen innerhalb von Rechenzentren.
Von der Teilnahme an „All4green“ erhofft sich Dambeck u. a. eine verbesserte Transparenz des Stromverbrauchs der Rechenzentrumskomponenten, die Erprobung innovativer Managementkonzepte sowie günstigere Stromkonditionen als Folge eines speziell angepassten Vertragswerks. Diese könnte der Rechenzentrumsbetreiber zukünftig an seine Kunden weitergeben – in Form von günstigeren Konditionen im Tausch für das Einverständnis, dass eine zugesicherte Systemleistung flexibel und angepasst an die Stromnetzauslastung bereitgestellt wird.
„Der Weg zum Erfolg der Energiewende führt über die Kunden“, sagt Prof. de Meer, Inhaber des Lehrstuhls für Informatik mit Schwerpunkt Rechnernetze und Rechnerkommunikation. „Wenn Lieferanten, Dienstleister und deren Kunden in eine Ökokette mit einbezogen werden, können wir Lastspitzen beim Stromverbrauch vermeiden. Denn diese sind nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch teuer.“ Unternehme man nichts, würden durch den Umstieg auf erneuerbare Energien Schwankungen im Netz weiter zunehmen. „Wenn man die Entwicklung fortschreibt, läuft sie auf teure und flächenverbrauchende Speicherkraftwerke hinaus – nur um Extremwerten bei Verbrauch und Angebot Herr zu werden“, so de Meer.
Alfred Thral, Betriebsleiter Versorgung der Stadtwerke Passau, bestätigt diese Einschätzung: „Noch haben wir keine Probleme im Netz. Bisher ist es allerdings einseitig ausgelegt auf die optimale Belieferung von Verbrauchern. Durch Sonnenkollektoren gibt es aber nun viele kleine dezentrale Einspeiser mit wechselndem Angebot.“ Dadurch verändern sich die Rahmenbedingungen im Netz. Es sind Szenarien denkbar, bei denen die Netzbetreiber die Einspeisung durch Solar- und Windenergie abschalten müssen, weil sie eine Überkapazität nicht ausgleichen können. Die Kosten für die trotzdem anfallende Vergütung würden auf alle Verbraucher umgelegt. „Das wollen wir vermeiden und suchen daher mit All4Green nach Modellen einer flexiblen Versorgung, die sich in Lieferverträgen sauber regeln lässt“, so Gottfried Weindler, Geschäftsführer der Stadtwerke.
Prof. de Meer hofft, dass die Politik nach Ablauf der 30-monatigen Projektphase von dem Ansatz überzeugt ist und noch bestehende wettbewerbsrechtliche Hindernisse bei der Gestaltung von entsprechenden Versorgungsverträgen beseitigt. Das Interesse ist groß – an All4Green sind als Teil eines Konsortiums mehrere europäische Partner und Unternehmen beteiligt, darunter mit Wind Telecomunicazioni SpA auch einer der größten italienischen Mobilfunkanbieter. „Wir gehen unser Praxisprojekt in Passau so an, dass die Erkenntnisse sich auch auf größere Verbraucher in anderen Netzen übertragen lassen“, so de Meer. Von der Gesamtfördersumme von 3 Millionen Euro fließen daher auch 1 Millionen Euro an die Passauer Praxiserprobung.
De Meer arbeitet seit 2006 am Thema Energieeffizienz von IT. Sein Schlüsselerlebnis war ein Aufenthalt an der Universität von Berkeley und das Erlebnis der Serverhallen von Google – für die ein eigenes Kraftwerk in unmittelbarer Nachbarschaft gebaut wurde. Daraus entstanden zunächst Projekte wie „FIT4Green“ und „G-Lab_Ener-G“, die sich mit Energieeinsparungen innerhalb von Rechenzentren beschäftigten. Grüne IT sieht er seitdem als zentrale Zukunftsaufgabe. „Schließlich entspricht der CO2-Ausstoß von IT ungefähr der gleichen Menge, die der Flugverkehr verursacht.“

Das Bundesumweltministerium hat die neuen Richtlinien für die Förderung von Mini-KWK-Anlagen bis 20kW veröffentlicht. Das Förderprogramm wird vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) administriert. Ab 1. April 2012 können dort Anträge eingereicht werden.

Größeres Blockheizkraftwerk – Foto: meyertobi / Pixelio

Neue Mini-Blockheizkraftwerke bis 20kW in Bestandsbauten können nach dem Programm einen einmaligen Investitionszuschuss erhalten, der nach der elektrischen Leistung der Anlagen gestaffelt ist. So erhalten z.B. sehr kleine, für Ein- und Zweifamilienhäuser besonders geeignete Anlagen mit einer Leistung von 1kW 1.500€, große Anlagen mit 19kW hingegen 3.450€.

Voraussetzung für eine Förderung ist das Erfüllen anspruchsvoller Effizienzanforderungen der Anlagen: Die Anforderungen der EU-KWK-Richtlinie für Kleinstanlagen müssen deutlich übertroffen werden. Die Primärenergieeinsparung muss für Anlagen kleiner 10kW mindestens 15% und für Anlagen von 10kW bis einschließlich 20 kW mindestens 20% betragen.

Außerdem ist ein Gesamtjahresnutzungsgrad von mindestens 85 % einzuhalten.

Weitere Anforderungen sind u. a. das Vorhandensein

• eines Wärmespeichers mit einem Energiegehalt von mindestens 1,6kWh pro installierte kW,
• einer Steuerung und Regelung für eine wärme- und stromgeführte Betriebsweise inklusive eines intelligenten Wärmespeichermanagements
• sowie eines Messsystems zur Bestimmung des aktuellen Strombedarfs (Smart Meter) für Anlagen ab 3kW.

KWK-Anlagen erreichen durch die Nutzung der bei der Stromerzeugung anfallenden Abwärme eine besonders hohe Brennstoffausnutzung und sind daher besonders klimafreundlich. Die Speicherung der Wärme ermöglicht die flexible Bereitstellung der gesicherten Leistung. Dadurch tragen die Anlagen auch zur Systemintegration fluktuierender erneuerbarer Energien bei.

Die Anlagen können überall dort eingesetzt werden, wo ein Wärmebedarf besteht, z.B. in Wohngebäuden sowie im Bereich Gewerbe, Handel, Dienstleistungen.

Um den Einsatz derartiger hocheffizienter Anlagen künftig in allen relevanten Anwendungsbereichen voranzubringen und systemgerecht zu nutzen, bedarf es gezielter wirtschaftlicher Anreize.

Die Potenziale sind riesig. So werden z.B. 26 Mio. Wohnungen mit ca. 17 Mio. Zentralheizungen versorgt. Nur ein Zehntel dieser Heizkessel entspricht dem Stand der Technik. 20% sind älter als 24 Jahre mit schlechten Wirkungsgraden unter 65%. Veraltete Heizungsanlagen durch ein hoch energieeffizientes Mini-BHKW zu ersetzen, schont das Klima und den Geldbeutel.

Fördervoraussetzung ist, dass die Anlagen in einer Liste enthalten sind, die auf der Homepage des BAFA veröffentlicht wurde. Dazu sollen in einer ersten Runde die entsprechenden Herstelleranmeldungen bis 15. Februar 2012 im BAFA vorliegen. Die Liste soll dann bis 15. März 2012 veröffentlicht werden.

Förderanträge können ab 1. April 2012 eingericht werden.

BAFA Homepage für nähere Infos

Auf Deutschlands Straßen könnten im Jahr 2030 bis zu sechs Millionen Elektrofahrzeuge unterwegs sein.

Elektroautos genießen zunehmend mehr Akzeptanz – Foto:
Daniel Litzinger / Pixelio

Beziehen diese den Strom zum Fahren aus zusätzlichen erneuerbaren Energien, fahren sie emissionsfrei und können einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Zu diesem Ergebnis kommt das Öko-Institut, das Marktpotenziale von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie ihre Auswirkungen auf den Strombedarf und den Klimaschutz analysiert hat. Das Projekt „OPTUM – Optimierung der Umweltentlastungspotenziale von Elektrofahrzeugen“ wurde gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit.

Marktpotenziale der Elektrofahrzeuge

Die Analysen zeigen: Die Millionenmarke auf dem Markt für Elektroautos kann im Szenario der Forscher im Jahr 2022 überschritten werden. Dann können zwei Drittel aller anfallenden Strecken mit einem elektrisch betriebenen Fahrzeug zurückgelegt werden. Während lange Fahrten mit einem rein batterieelektrischen Fahrzeug (Reichweite von maximal 160 Kilometern) noch schwierig sind, bewältigen so genannte Plug-In-Hybridfahrzeuge durch die Kombination aus Elektro- und konventionellem Antrieb längere Strecken wie Urlaubsfahrten problemlos.

„Elektrofahrzeuge können im Jahr 2030 einen Marktanteil von rund 14 Prozent aller Fahrzeuge erreichen“, setzt Florian Hacker, Wissenschaftler am Öko-Institut die Zahlen in Relation, „bei den neu zugelassenen Fahrzeugen kann der Anteil sogar rund 30 Prozent betragen. Den Großteil machen dabei nach unseren Berechnungen die Plug-In-Hybriden aus.“

Klimaschutz nur mit zusätzlichen erneuerbaren Energien

Für die Beantwortung der Frage, wie sauber Elektrofahrzeuge sind und ob sie einen Beitrag zum Klimaschutz leisten können, ist entscheidend, welcher Strom zum Einsatz kommt. Die Klimabilanz von Elektrofahrzeugen ist nur dann ausgewogen, so die Untersuchungen des Öko-Instituts, wenn zusätzliche Kapazitäten erneuerbarer Energien in den Strommarkt gebracht werden. Nur dann kann ihr Betrieb emissionsfrei erfolgen. Im Jahr 2030 können Elektrofahrzeuge so rund 5,2 Millionen Tonnen CO2 – verglichen mit einem Szenario ohne Elektrofahrzeuge – vermeiden. Dies entspricht einer Minderung der Gesamtemissionen des Pkw-Verkehrs um etwa sechs Prozent bis zum Jahr 2030.

„Elektroautos können eine Rolle für das Erreichen von Klimaschutzzielen spielen“, so Hacker weiter. „Aber wir dürfen auch die konventionellen Pkw nicht aus den Augen verlieren. Werden benzinbetriebene Fahrzeuge bis zum Jahr 2030 deutlich effizienter, können diese allein die Treibhausgasemissionen des Pkw-Verkehrs um 25 Prozent reduzieren.“

Im Fokus: Wechselwirkungen mit dem Strommarkt

Durch die Elektromobilität entsteht im Jahr 2030 eine zusätzliche Stromnachfrage von etwa elf Terawattstunden – dies entspricht etwa zwei Prozent des heutigen Gesamtstromverbrauchs in Deutschland. Die Frage zu welcher Tageszeit die Elektroautos am Stromnetz geladen werden, spielt eine entscheidende Rolle für die Bewertung des Klimaschutzpotenzials.

Die Analyse nach Tageszeiten zeigt: Laden viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig ihre Batterien auf, zum Beispiel abends nach der letzten Fahrt, können ungünstige zusätzliche Nachfragespitzen zu Uhrzeiten auftreten, in denen ohnehin viel Strom gebraucht wird. Deshalb, so die Expertinnen und Experten des Öko-Institut, müsse ein Lademanagement die Batterieladezeit steuern. Um hohe Nachfragepeaks und damit den Einsatz teurer Spitzenlastkraftwerke zu vermeiden, würde das Lademanagement die Batterieladung auf kostengünstigere Zeiträume mit geringerer Nachfrage oder mit hoher Windeinspeisung verschieben.
Gleichzeitig kommen so aber auch CO2-intensive, klimaschädliche Kohlekraftwerken verstärkt zum Einsatz, die für die Grundversorgung in Deutschland – insbesondere nachts – aktiv werden.

„Mit Lademanagement können die Elektrofahrzeuge gut in den Strommarkt integriert werden und auch in einigen Situationen von überschüssigem Wind- oder Solarstrom profitieren“, erklärt Charlotte Loreck, Expertin für Strommarktfragen am Öko-Institut. „Der entscheidende Faktor für die Klimafreundlichkeit der Elektrofahrzeuge ist jedoch der Bau zusätzlicher erneuerbarer Energien.“

Die zusätzlichen Erneuerbaren sollten übers Jahr so viel Strom liefern, wie die Elektrofahrzeuge verbrauchen, sie müssen jedoch nicht gleichzeitig mit der Ladung der Batterien einspeisen. „Die Fahrzeuge werden auch dann laden, wenn der Wind gerade nicht weht“, so Loreck weiter. „Aber dafür verdrängen die zusätzlichen erneuerbare Energien dann konventionellen Strom in anderen Stunden. Für die Klimabilanz ist wichtig, dass die Summe stimmt.“

Hohe Akzeptanz für Elektrofahrzeuge – Methodik und Modelle

Rund zwei Drittel der Autokäufer würden sich beim Kauf eines Neuwagens im Jahr 2020 für ein rein batterieelektrisches Fahrzeug oder einen Plug-In-Hybrid entscheiden. Dies ergab die Simulation des Autokaufs im Rahmen einer Befragung von rund 1.500 Neuwagenkäufern, die durch das Institut für sozial-ökologische Forschung durchgeführt wurde. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Öko-Instituts kombinierten diese Analysen mit den Daten der Verkehrserhebung „Mobilität in Deutschland“, die 77.000 Personen aus 26.000 Haushalten nach ihrem alltäglichen Fahrverhalten befragt.

Mit Hilfe dieser Informationen zu Akzeptanz und Verkehrsverhalten entwickelten die Expertinnen und Experten unter Mitwirkung eines Stakeholder-Kreises ein Szenario zur Marktdurchdringung von Elektromobilität in Deutschland bis zum Jahr 2030. Das Strommarktmodell PowerFlex des Öko-Instituts bestimmt schließlich die Auswirkungen auf den Strommarkt und die CO2-Bilanz für elektrisch betrieben Fahrzeuge.

Weitere Informationen

Studie „OPTUM: Optimierung der Umweltentlastungspotenziale von Elektrofahrzeugen – Integrierte Betrachtung von Fahrzeugnutzung und Energiewirtschaft“ des Öko-Instituts und des Instituts für sozial-ökologische Forschung (ISOE), gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)

Stromnetzbetreiber und Umweltverbände wollen beim Ausbau des Stromnetzes in Europa eng zusammenarbeiten und die Energiewende in Deutschland beschleunigen.

Das Stromnetz muss ausgebaut werden, um Erneuerbare Energien aufzunehmen – Foto: Gabi Schoenemann / Pixelio

Diese besondere Kooperation war jetzt Thema der European Grid Conference, zu der die Renewables-Grid-Initiative (RGI) und die Smart Energy for Europe Platform (SEFEP) in Brüssel eingeladen haben. Im Beisein von EU-Energiekommissar Günther H. Oettinger unterzeichneten die wichtigsten europäischen Netzbetreiber und viele Umweltorganisationen (s.u.) die “Europäische Netzerklärung zu Netzausbau und Naturschutz”.

Darin verpflichten sie sich, Naturschutz und einen schnellen Netzausbau miteinander in Einklang zu bringen. Konflikte über neue Stromtrassen wollen beide Seiten gemeinsam lösen. Gleichzeitig setzen sich Netzbetreiber und Umweltverbände für mehr Transparenz und mehr Bürgerbeteiligung beim Netzausbau ein.

Christoph Bals, Politischer Geschäftsführer Germanwatch:
“Wer den schnellen Ausbau von erneuerbaren Energien will, kommt um den Ausbau von Stromnetzen nicht herum. Akzeptanz dafür gibt es nur, wenn die Ziele stimmen: Klimaschutz und erneuerbare Energien. Und wenn die Öffentlichkeit bereits in einer frühen Phase beteiligt wird.”

Der Europäischen Netzerklärung kommt gerade in Deutschland als Vorreiter beim Ausbau der Erneuerbaren eine Signalwirkung zu. Bislang stellt das Stromnetz bei der Energiewende einen entscheidenden Engpass dar: Zum einen werden Wind- und Solarstrom meist nicht dort produziert, wo sie gebraucht werden. Zum anderen schwankt der Stromertrag von Wind und Sonne. Ein Ausbau der Stromnetze soll deshalb die Lücke zwischen Herstellung und Verbrauch schließen und helfen, schwankende Erträge besser auszugleichen. Neue Speicher sollen zudem überschüssigen Wind- und Sonnenstrom dann ins Netz einspeisen, wenn er gebraucht wird.

Das Problem: Vielfach stößt der Bau neuer Stromtrassen oder Pumpspeicherwerke auf den heftigen Widerstand lokaler Bürgerinitiativen. Ein zentrales Thema dabei ist oft der Naturschutz. Die hierbei drohenden Blockaden wollen beide Seiten jetzt mit der gemeinsamen Erklärung abbauen.

Pilotprojekte sollen Netzausbau und Naturschutz zusammenbringen

Netzbetreiber verpflichten sich, den Netzzausbau im Einklang mit dem Natur- und Artenschutz zu betreiben, etwa indem sie die mit Stromtrassen verbundenen Risiken für Vögel minimieren. Umweltverbände verpflichten sich, den umweltschonenden Netzausbau zu unterstützen, um damit erneuerbaren Strom aus zentraler und dezentraler Erzeugung ins europäische Stromsystem vollständig zu integrieren.

Die Europäische Netzerklärung soll auch Bemühungen der EU Kommission zum beschleunigten Netzausbau voranbringen

Die EU-Kommission arbeitet derzeit intensiv an einer Verbesserung der Rahmenbedingungen für den Netzausbau. Die Unterzeichner riefen die EU-Kommission auf, die gemeinsame Erklärung als zentralen Baustein für zukünftige europäische Richtlinien zum Netzausbau zu nutzen.

“Die Europäische Netzerklärung zeigt, dass Europas ambitionierte Energieziele und konsequenter Naturschutz keinen Widerspruch darstellen. Wir können die Netze für die erneuerbaren Energien schneller ausbauen, ohne den Umweltschutz zu vernachlässigen. Um den großen Herausforderungen mit sinnvollen Lösungen zu begegnen, brauchen wir neue gesamtgesellschaftliche Allianzen. Wir laden die Europäische Kommission daher ein, die gemeinsame Europäische Netzerklärung als Anstoß und Inspiration für zukünftige Leitlinien zum Netzausbau und zum Naturschutz zu nutzen.” sagt Antonella Battaglini, Geschäftsführerin der Renewables-Grid-Initiative (RGI), die die Europäische Netzerklärung zu Netzausbau und Naturschutz initiiert hat.

Zusatzinformationen

Weitere Organisationen werden eingeladen, die Europäische Netzerklärung zu unterschreiben. Die Liste der Unterzeichner wird im Internet laufend aktualisiert. Zu den Erstunterzeichnern gehören: Übertragungsnetzbetreiber: Elia (Belgien), National Grid (Großbritannien), REE (Spanien), RTE (Frankreich), Statnett (Norwegen), Swissgrid (Schweiz), TenneT (Niederlande), Terna (Italien), 50Hertz (Deutschland) – Umweltschutzverbände: BirdLife Europe, Deutsche Umwelthilfe, Friends of the Earth Europe, Friends of the Earth Scotland, Germanwatch, Global Nature Fund, Greenpeace Europe, Natuur en Milieu, the Royal Society for the Protection of Birds, WWF – Weitere Unterzeichner: Bellona Foundation, European Climate Foundation, Friends of the Supergrid, SEFEP, Zero

Vollständiger Text der European Grid Declaration (PDF, engl.)

Einzelberechnungen für 36 Länder Europas und Nord-Afrikas ergeben, dass eine vollständig regenerative Stromversorgung bis 2050 schon zu Durchschnittskosten von 65 €t/MWh erreichbar ist.

Offshore-Windpark – Foto: Rebel – Fotolia.com

„Damit werden die erneuerbaren Energien auch europaweit der kostengünstigste Energieträger in der EU“, meint Prof. Dr. Hohmeyer. Die Zahlen liegen sehr deutlich unter den zu pessimistischen Berechnungen für die geplante „Energy Road Map 2050“, die kürzlich aus der Europäischen Kommission öffentlich bekannt wurden.
Mit der englischen Übersetzung seines Sondergutachtens „Wege zur 100% erneuerbaren Energieversorgung“ veröffentlicht der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) erstmals die Szenarienergebnisse für 36 Länder Europas und Nordafrikas. Für jedes einzelne Land wurde ein kostenoptimierter Mix aus erneuerbaren Energien kalkuliert und ein hoher Selbstversorgungsanteil angenommen.
Die Windenergie ist für die meisten europäischen Länder die kostengünstigste Technik, im Mittelmeerraum setzen sich aber auch hohe Anteile von Sonnenergie durch. Inklusive der Kosten für Netzausbau- und Speicher kann eine vollständig regenerative und zur jeder Zeit verfügbare Stromversorgung zu Kosten von durchschnittlich 65 €/MWh erreicht werden – in einigen Ländern sogar für weniger. Das Pumpspeicherpotential Norwegens reicht aus, um europaweit als „grüne Batterie“ zu dienen.

Ein Entwurf des Energiefahrplans 2050 der Europäischen Kommission ist vor Kurzem der Fachöffentlichkeit bekannt gemacht und in den Medien besprochen worden. Bei einem Vergleich verschiedener Szenarien kommt die Europäische Kommission zu dem Ergebnis, dass die erneuerbaren Energien zur Erreichung seiner Klimaziele bis 2050 einen Anteil von 59 – 86% an der Stromversorgung erreichen müssenund damit in jedem Falle die wichtigste Energiequelle werden. Das Szenario mit dem höchsten Anteil an erneuerbaren Energien erscheint aber als das teuerste mit Kosten, die sehr deutlich über den Berechnungen des SRU für eine regenerative Vollversorgung auf der Basis des ReMix-Modells des DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrtforschung) liegen. „Die Europäische Kommission unterschätzt systematisch das Potential der erneuerbaren Energien für eine kostengünstige und nachhaltige Stromversorgung“ meint hierzu Prof. Dr. Hohmeyer heute bei der Präsentation der Ergebnisse im House of Commons, in London. „Der Kostenpessimismus der Europäischen Kommission ist fachlich nicht nachvollziehbar“. Überzogene Kostenprognosen können die politische Akzeptanz für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien in der EU behindern.

In seinem Sondergutachten hat der SRU deutlich gemacht, wie wichtig es ist, dass der nationale Ausbau der erneuerbaren Energien europäisch flankiert wird. Er empfiehlt, dass die EU verbindliche Ausbauziele für die erneuerbaren Energien für 2030 formuliert und den Ausbau der europäischen Stromnetze systematisch auf den Bedarf der wachsenden erneuerbaren Energien ausrichtet. Die Harmonisierung der Förderinstrumente erachtet er jedoch nicht als „sachgerecht“, weil die Bedingungen in den Mitgliedsstaaten zu unterschiedlich sind.

Sondergutachten „Wege zur 100% erneuerbaren Stromversorgung“ (engl.)

Erneuerbare Energien sind auf dem Vormarsch. Doch Solar- und Windenergieanlagen hängen stark vom Wetter ab.

Stromschwankungen sind ein Problem bei Einspeisung Erneuerbarer Energien – Foto: Gabi Schoenemann / Pixelio

Ein regelbarer Ortsnetztransformator, den Forscher der Technischen Fachhochschule (TFH) Georg Agricola jetzt entwickelt haben, kann dazu beitragen, eine der entscheidenden Herausforderungen der Energiewende zu lösen: die Spannungsschwankungen im Energieverteilnetz.
230 Volt – diesen Spannungswert kennt jeder, der ein Elektrogerät an die Steckdose anschließt. Um genau zu sein: Das Ortsnetz in Deutschland ist auf eine Spannung von 230 V, bzw. 400 V bei Drehstrom, festgelegt. Die Spannung darf davon um 10 % abweichen, also zwischen 207 und 253 V schwanken. Jenseits dieser Grenzwerte drohen Geräteausfälle oder gefährliche Schäden. Diesen Toleranzbereich einzuhalten, wird aber für Netzbetreiber immer schwieriger. Denn mit dem Anteil erneuerbarer Energien wachsen auch die Spannungsschwankungen im Energieverteilnetz. Sonnenschein und Wind lassen sich eben nicht regulieren, entsprechend unregelmäßig sind die Energieflüsse und die davon abhängigen Spannungspegel. Außerdem sind die Erzeuger dezentral verteilt – von der Solaranlage auf dem Hausdach bis zum Windpark auf dem Acker – so dass sich die Schwankungen kaum an zentraler Stelle im Netz regulieren lassen.

Zur Lösung dieser Problematik hat ein Forscherteam der TFH um Prof. Dr. Günter Schulz und Dr. Michael Bendrat einen regelbaren Ortsnetztransformator konzipiert. Bei der Transformation von der Mittelspannungsebene (10000 V) in die Ortsnetzebene (400/230 V) kann der Trafo sein Übersetzungsverhältnis automatisch an die aktuellen Netzverhältnisse anpassen. Die Regelung erfolgt in fünf Stufen, die den gesamten Bereich der gewöhnlich auftretenden Spannungsschwankungen ausgleichen können.

„Der regelbare Ortsnetztrafo wendet vorhandene Energietechnik an, jedoch auf eine neue Art und Weise. Wir haben damit eine Art Brückentechnologie geschaffen auf dem Weg zum Smart Grid. Denn bis so ein intelligentes Energieverteilnetz großflächig aufgebaut werden kann, das für alle Energieerzeuger – vom Großkraftwerk bis zur hauseigenen Solaranlage – optimiert ist, werden noch viele Jahre vergehen.“, erläutert Dr. Michael Bendrat.

Mit seiner Dissertation, die der wissenschaftliche Mitarbeiter an der TFH in diesem Jahr abgeschlossen hat, legte Dr. Michael Bendrat den theoretischen Grundstein für diese Pionierarbeit. Gemeinsam mit dem Netzbetreiber RWE und dem Transformatorhersteller SGB hat das Forscherteam der TFH unter der Leitung von Prof. Dr. Günter Schulz einen Prototypen entwickelt, der seit Januar 2010 im regulären Netzbetrieb erfolgreich betrieben wird. Die Entwicklung berücksichtigte technische und wirtschaftliche Aspekte, dabei stand natürlich die Versorgungssicherheit im Vordergrund.

Das Forschungsprojekt wurde vom Land Nordrhein- Westfalen im Rahmen der Landesinitiative Zukunftsenergien gefördert und vom europäischen Fonds für regionale Entwicklung kofinanziert.

Originalpublikation:
Michael Bendrat (2011): Analyse der Spannungsqualität in Verteilnetzen auf der Niederspannungsebene sowie Realisierung geeigneter Kompensationsmaßnahmen. Diss. Hagen.