Jetzt im Herbst lässt sich gut beobachten, wie Energie noch verschwendet wird. Zwar drehen sich die Windräder unaufhörlich. Doch einige stehen einfach still. Es gibt zu viel nachhaltig erzeugte Energie, für die keine Verwendung vorhanden ist. Welche Lösungen es gibt, hat luckx – das magazin recherchiert.

Langzeitspeicherung

Zwar erfolgte der Ausbau der nachhaltig erzeugten Energie sowohl durch PV- als auch Windkraftanlagen. Doch die zwingend erforderliche Speicherung steckt anscheinend noch in den Kinderschuhen. Zugegebenermaßen werden mit Balkonkraftwerken oder privaten Solaranlagen auch kleine Speicher verbaut. Diese dienen in erster Linie der privaten Versorgung. Um Energiesicherheit auch für die industrielle Produktion zu schaffen, ist eine große Langzeitspeicherung erforderlich, um auch an wind- und sonnenarmen Tagen ausreichend Energie zur Verfügung zu haben. So sollen bis 2030 die erneuerbaren Energien mindestens 80 Prozent des Strombedarfs hierzulande decken. Damit die Versorgung dann sicher und stabil läuft, braucht es steuerbare Leistung, wie sie die Kraft-Wärme-Kopplung bietet. Wenn wir zukünftig keine fossilen Kraftwerke mehr betreiben wollen, ist eine flexible Stromerzeugung für bestimmte Zeiten und Ansprüche erforderlich. So können flexible Blockheizkraftwerke ein Schlüsselelement für das Gelingen der Energiewende sein. Dank Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) nutzen sie 80 bis 90 Prozent der Energie im Brennstoff.

Strom und Wärme aus Bio- und Sondergasen

Neben dem Einsatz von Sondergasen wie Bio- und Klärgasen ist mit der Holzvergasung zuletzt eine weniger bekannte Technologie wieder in den Fokus gerückt. Auch hier wird ein stetig wachsender Markt mit leistungsstarken Gasmotorenbedient. Viele Motoren können synthetische Kraftstoffe der Norm EN15940 nutzen und sind somit für nachhaltiges HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) geeignet. Durch den Einsatz von HVO kann der CO2-Ausstoß, je nach Herstellungsprozess und Ausgangsmaterial, um bis zu 90 Prozent gegenüber fossilem Diesel verringert werden. So sind Verbrennungsmotoren ein wesentlicher Baustein für eine zuverlässige Energieversorgung bei der Energiewende. Mit nachhaltigen Kraftstoffen sind sie klimafreundlich. Speziell im Betrieb mit grünem Wasserstoff leisten die Motoren einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung. Mit der jüngsten Generation von Wasserstoffmotoren streben die Technologieanbieter ähnliche Leistungsklassen an, wie bei den bewährten Erdgasmotoren. Im Prinzip werden bestehenden Erdgasmotor dahingehend verbessert, indem er zu einem Wasserstoffmotor umkonstruiert wird. Mit grünem Wasserstoff betrieben, produziert dieser Strom und Wärme 100 Prozent CO2-neutral. Ein weiterer Vorteil: Ganz ohne Abgasnachbehandlung können die strengen EU-Emissions-Grenzwerte (zum Beispiel Stickoxid) eingehalten werden. So können kleinere, dezentrale Gasmotorenanlagen die je nach Wetterlage schwankende Einspeisung von Wind- und Solarstrom ins Netz besonders flexibel ausgleichen.

Energie auf Knopfdruck

Schon heute ist absehbar, dass die bedarfsgerechte Bereitstellung von erneuerbarer Energie auf Knopfdruck in den kommenden Jahren zunimmt. Neben der Erhöhung der absoluten Anlagenleistung sei die Verlässlichkeit und Effizienz der Aggregate von hoher Wichtigkeit.So ist heute schon zu erkennen, dass die Anlagen in den Stunden, in denen sie gebraucht werden, uneingeschränkt mit maximalem Wirkungsgrad zur Verfügung stehen müssen. Moderne Biogasaggregate zur Strom- und Wärmeerzeugung setzen Maßstäbe bei Wirkungsgrad, Leistungsdichte und Lebenszykluskosten. Durch den Aufbau der Blockheizkraftwerke in Containern wird die gesamte Anlage mobil; einzelne Module können dort installiert werden, wo sie netzdienlich ihre Kapazität zur Verfügung stellen können, um für maximale Resilienz zu sorgen. Für Betriebe mit Gas aus landwirtschaftlichen Abfällen – vor allem Gülle – oder Klärschlamm sind BHKW die ideale Lösung für eine dezentrale Energieversorgung. Die Aggregate sind außer in der Landwirtschaft auch für den Einsatz bei Kläranlagen (Klärgas), Mülldeponien (Deponiegas) und in der Lebensmittelverarbeitung gefragt. Rolls-Royce etwa installiert derzeit ein Zwölf-Zylinder-mtu-Biogas-BHKW seiner neuen Baureihe 4000 L64 FB beim Stärkeproduzenten Tongjit in Thailand. Zum Einsatz kommt es für die Strom- und Heißdampfversorgung. Das Unternehmen hat bereits eine 20-Zylinder-Anlage des Vorgängermodells in Betrieb und wird nun seine gesamte Fabrik selbst mit Strom versorgen und dadurch Kosten in Höhe von umgerechnet 600.000 Euro pro Jahr einsparen können.

Autarke Energieversorgung

Deutlich wird: Bildeten Verbrennungstechnologien in der Vergangenheit die Grundlage des Stromsystems, werden sie heute zunehmend zu einer Brückentechnologie, die die Lücken zwischen Nachfrage und erneuerbarer Energieerzeugung schließt und den Weg in die Wasserstoffwirtschaft ebnet. Blockheizkraftwerke nehmen als Backbone in allen Szenarien der zukünftigen Energieversorgung eine zentrale Stellung ein. Sie werden in der Regel in der Nieder- oder Mittelspannungsebene eingebunden, also da, wo der überwiegende Teil der fluktuierenden Erneuerbaren Energien an das Stromnetz angeschlossen ist. Flexible BHKWs bieten jedoch noch eine Anzahl weiterer Potenziale für die Energiewende: Die Anlagen mit Leistungen zwischen 30 Kilowatt und drei Megawatt lassen sich dezentral direkt vor Ort platzieren und für die Versorgung von Microgrids nutzen – kleine Energienetze, die der autarken Energieversorgung dienen. Sie können an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sein, lassen sich bei Bedarf jedoch unkompliziert von diesem abtrennen und eigenständig betreiben. Grundlastfähige Energiequellen federn die natürlichen Schwankungen von Sonne und Wind ab und stellen so die Strom- und Wärmeversorgung jederzeit sicher. Durch die Integration von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, Batteriespeichern und fortschrittlichen Steuerungen, bieten Microgrids eine zuverlässige und kosteneffiziente Option nicht nur für Landwirtschaftsbetriebe, sondern auch für kommunale und auch industrielle Anwendungen.