Alternative Energiegewinnung

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Von Corinna Lang

Die Preisentwicklungen von Öl, Gas und Strom zeigen seit Jahren einen eindeutigen Trend - und zwar nach oben! Dabei belasten die steigenden Kosten neben den Privathaushalten auch Gemeinden, Gewerbetreibende und die Industrie. Um sich von den großen Energiekonzernen unabhängig zu machen, setzen sowohl Privatpersonen als auch Kommunen und Unternehmen immer häufiger auf eine alternative Energiegewinnung: Thermische Solaranlagen zieren die Gebäudedächer. Sie dienen der Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung. Wärmepumpen sorgen mittels Fußboden- oder anderer Niedrigenergieheizungen für angenehme Temperaturen. Und Photovoltaikmodule produzieren mit Hilfe von Sonnenlicht Strom, der ins Netz eingespeist wird und im Idealfall eine ordentliche Rendite erzielt. Um die CO2-Reduktionsziele 2020 wie geplant zu erreichen, genügen die bisherigen Anstrengungen jedoch nicht.

Kommunen und Unternehmen gehen gelegentlich sogar schon einen Schritt weiter. Mittels Blockheizkraftwerken erzeugen sie ihren Strom selbst und decken - dank Kraft-Wärme-Kopplung - mit der Abwärme auch gleichzeitig den Wärmebedarf von Schul-, Büro- oder Firmengebäuden. Je nach Anlagenart lässt sich, abgesehen von fossilem Heizöl oder Erdgas, auch Biogas, Pflanzenöl oder sogar feste Biomasse als Brennstoff einsetzen. Bei einer Überproduktion an Strom kann dieser dem öffentlichen Stromnetz gegen Entgelt zugeführt werden. Wird das Blockheizkraftwerk mit Hilfe Erneuerbarer Energien betrieben, greift statt des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes das Erneuerbare-Energien-Gesetz mit seinen attraktiven Vergütungssätzen (s. auch Abb. 1). Sollte ein Zuviel an Wärme produziert werden, bietet es sich an, die Nutzwärme in ein Nahwärmesystem - sofern vorhanden - einzuleiten. Eine Abnahmegarantie oder geregelte Vergütungssätze gibt es in Deutschland diesbezüglich allerdings nicht.

Der elektrische Wirkungsgrad von Blockheizkraftwerken liegt zwischen 25 und 50 Prozent, der Gesamtwirkungsgrad zwischen 85 und 100 Prozent. Zum Vergleich: Ein modernes Kohlekraftwerk nutzt circa 45 Prozent und ein Atomkraftwerk weniger als 35 Prozent seiner errechneten Primärenergie. Zudem lässt sich die Abwärme solcher zentralen Großanlagen über ein Fernwärmesystem nur bedingt nutzen, da potenzielle Abnehmer selten in nächster Nähe liegen und somit Transportverluste zwischen zehn und 15 Prozent anfallen würden.

Energieversorgung von morgen

Um im Jahre 2020 tatsächlich 40 Prozent weniger CO2 zu emittieren als im Basisjahr 1990, reicht es allerdings nicht aus, wenn sich hier und da ein paar vereinzelte Einrichtungen vom Versorgungsnetz unabhängig machen. Eine Erhöhung des Anteils der Erneuerbaren Energien und der Energie aus Kraft-Wärme-Kopplung auf 22 beziehungsweise 18 Prozent bis 2020 ist nach Ansicht des Verbands der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) e.V. nur möglich, wenn neben der zentralen Energieversorgung der Ausbau der dezentralen Energieversorgungssysteme massiv vorangebracht wird.

Eine dezentrale Energieversorgung hat den Vorteil, dass die Netzverluste aufgrund der Stromabnahme vor Ort verhältnismäßig gering ausfallen. Allerdings stellt die Zusammenschaltung der einzelnen Anlagen zu sogenannten "virtuellen Kraftwerken" noch eine Herausforderung dar. "Vor allem der Bereich der Energiespeicherung muss noch richtig erforscht werden", stellt Wolfgang Glaunsinger vom VDE fest. "Auch im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie stehen wir noch vor großen Aufgaben", führt Glaunsinger fort. Zwar könne man hier zum Teil auf bereits bestehende Technologien wie das Internet zurückgreifen. Doch bis man soweit sei, Kraftwerke, Zwischenspeicher und Verbraucher mit intelligenter Strommesstechnik so zu vernetzen, dass sie sich den vorherrschenden Bedingungen stets optimal anpassen, müsse noch viel Geld investiert und ein effizientes Energie- und Sicherheitsmanagementsystem entwickelt werden.

Bund fördert erste Pilotprojekte

Erste Pilotprojekte sind bereits gestartet. So fördert zum Beispiel das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie zusammen mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Label "E-Energy: IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft" sechs ausgewählte Projekte, die zeigen sollen, wie das große Optimierungspotenzial der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) zur Erreichung von mehr Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit in der Stromversorgung am besten genutzt werden kann. In ausgewählten Modellregionen werden Lösungen entwickelt, die das Elektrizitätssystem intelligent kontrollieren, steuern und regeln. Die Regionen gliedern sich in unterschiedliche Typen wie beispielsweise "Städtisches Ballungsgebiet mit hoher Versorgungsdichte", "Ländlicher Raum mit geringer Versorgungsdichte" und "Regionaler Verbund mit heterogener Versorgungsdichte". Insbesondere geht es darum, eine Balance zwischen der wetterabhängigen Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien und dem fluktuierenden Stromverbrauch zu verwirklichen.

Die Projekte sind Ende 2008 gestartet und sollen 2012 angeschlossen werden.

Kombikraftwerk aus Erneuerbaren

Photovoltaikanlagen sind wichtige Bausteine des dezentralen Kombikraftwerks, das 36 über ganz Deutschland verstreute Wind-, Solar-, Biomasse- und Wasserkraftanlagen verknüpft und steuert. © Solar World

Ob der Strombedarf in Deutschland vollständig aus Erneuerbaren Energien gedeckt werden kann, erforschen Wissenschaftler des Instituts für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) der Universität Kassel. Zusammen mit den Unternehmen Enercon GmbH, SolarWorld AG und Schmack Biogas AG entwickelten sie als Pilotprojekt ein Kombikraftwerk, das aus drei Windparks, zwei Biogasanlagen, mehreren Photovoltaikanlagen und einem Wasserspeicherkraftwerk besteht und den Strombedarf in Deutschland im Maßstab 1:10.000 deckt. Die Vernetzung der dezentralen, über ganz Deutschland verteilten Kraftwerke zeigt, dass Erneuerbare Energien theoretisch rund um die Uhr und bei jedem Wetter ausreichend Strom liefern können.

Fazit

Die Auswahl an Mitteln und Wegen für eine nachhaltige Energieversorgung ist riesig. Und fast jeder hat inzwischen die Möglichkeit, auf Erneuerbare Energien oder die Nutzung von Kraft-Wärme-Kopplung zurückzugreifen.
In beiden Bereichen muss noch viel Forschung und Entwicklung betrieben werden, um mit der konventionellen Energiegewinnung sowohl aus wirtschaftlicher als auch versorgungstechnischer Sicht mithalten zu können, doch gerade in größeren Unternehmen zahlen sich in der Regel Investitionen in alternative Energiegewinnungsmethoden schon heute aus.

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