Brennstoffzellen im Fokus

Sicherung der Netzstabilität mithilfe von Brennstoffzellen?
Sicherung der Netzstabilität mithilfe von Brennstoffzellen?

Anfang 2018 erreichte die deutsche Versorgerbranche einen symbolischen Meilenstein: am 1. Januar wurde erstmals kurzzeitig 100 Prozent des Stromverbrauchs durch erneuerbare Energien gedeckt[1]. Ermöglicht durch einen windigen Morgen und den geringen Stromverbrauch nach der Silvesternacht, bestärkte dieses Resultat Deutschlands Position als einer der Marktführer in der Nutzung von Ökostrom.

In seinem Bestreben, eine kernkraftfreie und CO2-arme Wirtschaft zu werden, hat Deutschland den Schwerpunkt für seine Stromerzeugung von fossilen Brennstoffen und Kernkraft zu einem auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystem verlagert, das primär auf Wind- und Solarenergie beruht. Diese positive Entwicklung führte allerdings auch zu neuen Herausforderungen – allen voran die Sicherung der Netzstabilität. Störungen oder Ausfälle werden beispielsweise durch Fluktuationen bei der Stromversorgung aufgrund von Wetterbedingungen verursacht. Um Schwankungen im Netz effektiv auszugleichen und diese Instabilitäten zu überwinden, beschäftigen sich viele Energieversorgungsunternehmen nun mit neuen, intelligenten Technologien.

Gil Shavit, langjähriger Experte im Hightech und Energieversorgungs-Markt und Chairman des Brennstoffzellen-Herstellers GenCell, erläutert in diesem zweiteiligen Gastbeitrag, welche Rolle Brennstoffzellen bei der Sicherung eines stabilen Stromnetz auf Basis von erneuerbarer Energie spielen können.

Netz-Stabilität  sichern

Im Gegensatz zu anderen westlichen Nationen, wo die Zuverlässigkeit des Netzes und längere Stromausfälle ein Problem sind, ist Deutschlands größte Herausforderung in Verbindung mit Strom die Aufrechterhaltung der Stabilität des Netzes. Erzeugung und Verbrauch müssen im elektrischen Versorgungsnetz im Gleichgewicht gehalten werden, um eine Überlastung des Netzes und Schäden an Netzkomponenten zu vermeiden. Im Wesentlichen also die Auslösung von Schutzrelais und Sicherungen, die Ausfälle verursachen. Dies ist eine wachsende Herausforderung für Übertragungsnetzbetreiber, die zunehmend auf wetterabhängige Energie wie Wind oder Solar angewiesen sind.

Ein Drittel des Strombedarfs in Deutschland wird bereits durch erneuerbare Energien gedeckt. Laut der deutschen Klimaziele wird erwartet, dass diese Zahl bis 2035 über 50 Prozent erreichen wird. Um diese Ziele für grüne Energie zu unterstützen, ist es wichtig neue Methoden zu implementieren die sicherstellen, dass die Stromversorgung die Nachfrage unabhängig vom Wetter decken kann.

Wichtige Systeme länger in Betrieb halten

Um die Netzstabilität zu sichern, richten viele Energieversorger ihren Blick jetzt auf alternative Technologien wie z. B. Lösungen im Brennstoffzellenbereich, die Energie zur Stabilisierung des Netzes regulieren sowie die Herausforderungen von Stromausfällen mindern können, indem sie sofortigen, zuverlässigen und langfristigen Reservestrom bereitstellen.

Durch die Installation von Brennstoffzellenlösungen stellen Energieversorger sauberen Reservestrom bereit, mit der zusätzlichen Fähigkeit, Strom wieder zurück in das Netz einzuspeisen, einen verbesserten Lastausgleich und einen höheren QoS (Quality of Service) zu ermöglichen. Brennstoffzellen bieten eine wichtige Sicherheit und nutzen die Fähigkeit der Technologie, sofort im Netz zu starten. Damit sind sie ideal für Reserveanwendungen geeignet. Brennstoffzellen unterstützen die moderne „Energiewolke“ und leisten damit auch einen wichtigen Beitrag zur Deckung des lokalen Spitzenbedarfs oder des „Peakshavings“.

Es gibt viele verschiedene Arten von Energielösungen, die unseren höheren zukünftigen Energiebedarf decken können. Diese umfassen ein europaweites Supernetz, in dem erneuerbarer Strom über Grenzen transportiert wird. Eine andere beinhaltet die Nutzung von Mikronetzen innerhalb von Smart-City-Umgebungen. Technologien wie z. B. Dieselgeneratoren, Brennstoffzellen und Energiespeichersysteme werden momentan daraufhin getestet, ob sie überschüssigen Strom wieder in das Netz einspeisen können.

In der Tat gibt es bereits spezifische Projekte, die das breitere Potenzial von Brennstoffzellen erforschen. Bei einigen unserer eigenen Pilotprojekte werden Brennstoffzellen in Krankenhäusern in Nordamerika und Europa installiert, um Reservestrom für OP-Säle und andere kritische Dienste bereitzustellen. In anderen Projekten werden auch Brennstoffzellen in Unternehmen, Hochhäusern und in den verschiedensten Umgebungen eingesetzt, die einen 100% sauberen, kostengünstigen kritischen Reservestrom erfordern.

Die heutige Generation von Brennstoffzellen wird sogar bereits zur Regelung des Stromflusses eingesetzt. Dies könnte auch ein vielversprechender Ansatz für deutsche Energieversorger sein, die auf einen hohen Anteil erneuerbarer Energien angewiesen sind.

In der französischen Champagne-Region können Stromausfälle durch Schwankungen bei erneuerbaren Energien beträchtliche Produktionsunterbrechungen und -kosten verursachen. Daher wird die Champagner-Produktion nun durch den Einsatz von Brennstoffzellen zur Stabilisierung der Energie revolutioniert.

Brennstoffzellen: Kostengünstiger und umweltfreundlicher Reservestrom

Warum sind Brennstoffzellen wichtig? Brennstoffzellen erzeugen 100 Prozent saubere Energie und sind damit sehr attraktiv für Energieversorger, nicht nur aus finanzieller Perspektive, sondern weil sie das Netz stabilisieren und Ausfälle minimieren. Sie unterstützen Energieversorger auch in ihrem Bestreben für mehr Nachhaltigkeit.

Brennstoffzellen erzeugen schlichtweg keine Emissionen und sind geräusch- sowie vibrationslos. Sie sind auch für extreme Umgebungen und städtische Gebiete geeignet und damit sehr flexibel. Zudem sind sie unglaublich zuverlässig, erfordern eine minimale Wartung und können dezentral betrieben werden.

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Lesen Sie morgen im zweiten Teil des Beitrags, welche Brennstoffzellen-Typen es gibt, welche Fortschritte die Technologie in den letzten Jahren gemacht hat und welche Praxisbeispiele den Nutzen der neuen Generation an Brennstoffzellen belegen.

 

[1] Vorläufige Daten von der Bundesnetzagentur – https://www.smard.de/blueprint/servlet/page/home/46

 

Brennstoffzellen im Fokus – Teil 2

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