Die Zukunft des Energiesystems
Erneuerbare Energien, E-Mobilität, Speicher & Co.
Um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die Dekarbonisierung der Gesellschaft zu schaffen, sind erneuerbare Energiequellen und Elektroautos wichtige Bausteine. Dabei sind Innovationen im Bereich der Energiespeicherung unverzichtbar, damit diese sich schnell durchsetzen.
Im Zuge des Übergangs zu einer kohlenstofffreien Gesellschaft richtet sich der Fokus zunehmend auf erneuerbare, intelligente Energiequellen, deren Management und Speicherung. Dies erfordert ein robusteres Energiesystem und eine höhere Versorgungssicherheit. Dabei wachsen die einstmals unterschiedlichen Welten der Photovoltaik, Energiespeicherung und E-Mobilität wachsen zunehmend zusammen.
Während Haushalte mit einer Kombination aus Solaranlagen, Speichersystemen und Wallboxen zu Prosumern werden, entstehen neue kommerzielle Geschäftsmodelle. Unternehmen betreiben zum Beispiel Ladeinfrastruktur und nutzen Second-Life-Batterien von Elektrofahrzeugen als Massenspeicher.
Das europäische Ziel, bis 2030 45 Prozent der Energie im Stromnetz zu erzeugen, ist kein einfaches Unterfangen. Dieses Ziel ist nur durch den Ausbau der Technologien für Energiespeicherung zu erreichen.
Energiespeicherung für Dekarbonisierung
Die Europäische Kommission hat vor Kurzem Vorschläge zur Energiespeicherung sowie konkrete Maßnahmen vorgestellt, welche die EU-Länder zu deren breiteren Umsetzung ergreifen können. Laut der Analyse ist Energiespeicherung für die Dekarbonisierung unseres Energiesystems unerlässlich.
Sie sorgt für eine bessere Versorgung des Stromnetzes mit erneuerbaren Energien, indem große Mengen an überschüssigem Strom gespeichert und später bei Bedarf genutzt werden. Durch die Speicherung können Nutzer ihren Energieverbrauch außerdem preis- und bedarfsorientiert steuern und die Strompreise in Spitzenzeiten senken. Und nicht zuletzt erleichtern die Speichertechnologien die Elektrifizierung verschiedener Wirtschaftssektoren, insbesondere von Gebäuden und Verkehr.
Energielandschaft im Wandel
Beim traditionellen Stromversorgungsmodell verbrauchen Endkunden direkt die Energie, die in einem großen Netz erzeugt und verteilt wird. Diese Situation verändert sich jedoch grundlegend. Einige Haushalte produzieren bereits eigene Energie, überwiegend mit auf dem Dach montierten Sonnenkollektoren. In den meisten Fällen sind die Kollektoren für eine Leistung von 250 W bis 400 W pro Stunde ausgelegt, was bis zu 2,5 kWh Strom pro Tag entspricht.
Viele Länder gewährten bisher einen Einspeisetarif, bei dem die Haushalte Zahlungen für den nicht verbrauchten Strom erhielten. Da diese Zahlungen jedoch in der Regel eine Obergrenze hatten und einige der Einspeisetarife inzwischen ausgelaufen sind, lag es nahe, so viel Strom wie möglich selbst zu verbrauchen – daher wird für so genannte Prosumer die Speicherung von Energie in einer Batterie und deren Nutzung in der Nacht mehr und mehr zur Norm.
Die Energiespeicherung sorgt außerdem für stabile Preise, da die Nachfrage der Verbraucher proaktiv gesteuert wird. Durch die Möglichkeit, günstigere Energie für künftigen Verbrauch zu erwerben, können die Verbraucher diese auf Vorrat kaufen. Diese gespeicherte Energie trägt später dazu bei, die Netzlast in Spitzenzeiten zu verringern, während Prosumer durch den günstigeren Kauf von Energie Geld sparen.
In ähnlicher Weise erzeugen kleinere intelligente Stromnetze jetzt Energie, die zurück in das größere Netz gespeist oder für die spätere Verwendung gespeichert werden kann. Durch die große Anzahl von Energieerzeugern und -verbrauchern auf verschiedenen Ebenen wird das Energienetz zunehmend dezentralisiert. In einigen Fällen erzeugen mehrere Regionen innerhalb eines Landes unabhängig voneinander Energie, ohne an das Stromnetz angeschlossen zu sein.
Daher ist eine Digitalisierung von Maschinen und Geräten auf allen Ebenen des Energiesystems erforderlich, von der Produktion über die Infrastruktur bis hin zu den Endverbrauchern. Energie 4.0 oder das Internet der Energie (IoE) befasst sich mit mehreren dieser Herausforderungen. Eine intelligente Steuerung durch Energietransaktionen zwischen den Nutzern bietet im Vergleich zu zentralisierten Netzarchitekturen eine höhere Effizienz und bessere Systemstabilität.
Energieversorger und -nutzer
Mit der zunehmenden Akzeptanz des intelligenten Stromnetzes in Unternehmen entstehen überall auf der Welt Zentren für Energiespeicherung. Unternehmen wie Zenobe Energy entwickeln, finanzieren, bauen und betreiben Batteriespeicher. Diese unabhängigen Anbieter nutzen intelligente Batteriespeicher als Kurzzeitspeicherung, um Angebot und Nachfrage im Netz zu stabilisieren. Einige Unternehmen verfügen über strategisch platzierte Anlagen zur Herstellung von grünem Wasserstoff und Wasserstoff-Brennstoffzellen für die Langzeitspeicherung.
Neben diesen dezentralen Energieträgern ist der Markt für Elektrofahrzeuge wahrscheinlich der bedeutendste kommende Einsatzbereich für Energiespeicher. Die derzeitige öffentliche Ladeinfrastruktur weist einige erhebliche Mängel auf. Obwohl die meisten Menschen wegen der höheren Kosten das Laden an Tankstellen vermeiden, sind wir manchmal darauf angewiesen. Zwar gibt es hier bereits eine Schnellladeinfrastruktur, aber die Anzahl der Ladepunkte ist noch sehr gering.
Immer mehr Elektrofahrzeuge auf den Straßen machen Ladesäulen mit 20 bis 30 zeitgleich nutzbaren Ladepunkten nötig. Da diese sich oft an abgelegenen Orten befinden, ist die Stabilität des Stromnetzes ein Muss; daher ist die lokale grüne Wasserstoffproduktion mit Wasserstoff-Brennstoffzellen als Speicher ein wahrscheinliches Zukunftsszenario.
Ressourcen für die Zukunft des Energiesystems
In diesen Bereichen kommen immer häufiger leistungsfähige, anpassbare und modulare Komponenten zum Einsatz. Der Distributor TTI unterstützt diese Entwicklung, indem es neue Komponentenlösungen und fachliche Beratung anbietet. Entwickler von Power Distribution Units und Batteriepacks können hier mehr über die neuesten Verbindungssysteme für Hochspannung erfahren.
Hersteller von Ladestationen, Wallboxen und Kleinfahrzeugen sind an den neuesten AC- und DC-Steckdosen, Ladekabeln und -eingängen interessiert, während Ingenieure, die Hochspannungswechselrichter entwickeln, mehr Informationen über die neuesten MOSFET-Lösungen, Hochspannungskondensatoren und Sicherungen wissen wollen.
Unabhängig von der Art und der Phase des Projektentwicklung: TTI ist gut gerüstet, die Zukunft der Infrastruktur für erneuerbare Energien, des Transportwesens und der Elektromobilität zu unterstützen. Der Händler hat hierfür viele elektronische Komponenten im Portfolio und bietet einen großen Bestand an Verbindungs-, Passiv-, Hochspannungs-, Sensor- und elektromechanischen Produkten sowie die entsprechenden Experten.
Der Autor
Markus Lorenz
ist Director, Industry Marketing, Industrial EMEA bei TTI.
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