Strom haltbar machen
Klimaschutz, Energiewende, Elektrifizierung und der sparsame Umgang mit begrenzten Ressourcen lassen sich auf technischer Ebene nur mit ganzheitlichen Lösungen erreichen. Welchen Rückschluss ziehen klassische Komponentenhersteller aus dieser Aussage? Phoenix Contact erweitert gerade vor dem Hintergrund von Nachhaltigkeit und Klimaschutz sein Portfolio in Richtung flexibler Systeme und vorbereiteter Lösungen. Warum das breiter gefasste Sichtfeld so wichtig ist, zeigt der Applikationsbereich elektrischer Energiespeicher. Dr. Rüdiger Meyer erklärt, warum diese Speicher so wichtig sind für die Energiewende.
Warum braucht eine Gesellschaft, die ihren elektrischen Energiebedarf zu 100 Prozent aus regenerativen Energiequellen decken will, eigentlich Energiespeicher? Die Bedeutung von Speichern im industriellen Maßstab wird am Beispiel von Windparks und großflächigen PV-Anlagen deutlich. Wenn eine frische Brise weht, dann freuen sich alle Betreiber von Windenergieanlagen über die Erträge, die sie mit der Kraft des Winds ernten. Bleibt der Wind aus, dreht sich nichts mehr – auch wenn der Bedarf an elektrischer Energie bleibt. Vergleichbares gilt für die Photovoltaik ohne Sonne. Genau hier kranken die regenerativen Energiequellen aufgrund der Volatilität.
Die Kombination mit einem Batteriespeicher setzt genau hier an und sorgt dafür, dass sich diese Schwankungen bei Erzeugung und Bedarf glätten lassen. Das Aufwerten von Windparks mit Energiespeichern macht aus den regenerativen Anlagen zur Energiegewinnung erneuerbare Hybridkraftwerke – also Energieerzeugung und Energiespeicherung an einem Ort. Rüdiger Meyer: „Batteriespeicher sind vor diesem Hintergrund eine sehr gut nutzbare Alternative, die Spitzenlastkraftwerke zu ersetzen, zumal Batteriespeicher nicht erst hochfahren müssen. Vielmehr können sie ihre Leistung innerhalb von Millisekunden bereitstellen.“
Rüdiger Meyer weiß, wovon er spricht, wenn er mithilfe von Batteriespeichern das Potenzial regenerativer Energieerzeugungsanlagen aus Wind und Sonne weiter verbessern will. Der promovierte Elektrotechniker hat nach seinem Studium an der RWTH Aachen seine Doktorarbeit über Solarzellen geschrieben. Nach wissenschaftlichen Stationen an der Uni Hannover und dem Institut für Solarenergieforschung (IFSH) in Ohr bei Hameln blieb er den „Regenerativen“ bei seinem weiteren beruflichen Werdegang über Stiebel Eltron bis zu Phoenix Contact treu. Zwischendurch gab es noch einen Aufenthalt in der Automobilzulieferindustrie. „Da habe ich Batterien tiefergehend kennengelernt – und ihr Potenzial, Strom haltbar zu machen.“
Batteriespeicher für die All Electric Society
Heute arbeitet Rüdiger Meyer auch daran, Batteriespeicher mithilfe elektrischer Verbindungstechnik deutlich nachhaltiger herstellen zu können. Dabei gilt auch: Batterien reparieren statt entsorgen. Statt etwa die einzelnen Zellen eines Speichers mit ihren Plus- und Minus-Polen fest zu verschweißen, sind vielmehr lösbare Verbindungen gefragt. „Das macht ein Recycling wesentlich einfacher und macht ebenfalls den Weg frei, defekte Zellen gezielt auszutauschen, um so einen Speicher effektiv und umweltschonend reparieren zu können“, macht Rüdiger Meyer klar. „Sind die Zellen von Batterien miteinander verschweißt, kann ich sie nur voneinander trennen, wenn ich sie zerstöre.“
Generell gilt: Ohne Batterien wird es keine All Electric Society geben. Schließlich sind sie es, die die Sektorenkopplung ermöglichen. Das gilt auch für die Produktion von Wasserstoff aus regenerativen Quellen. Auch Elektrolyseure brauchen eine verlässliche und gleichmäßige Energieversorgung. Und wenn Sonne und Wind gerade nicht verfügbar sind, „dann eignen sich Batterien dafür am besten, da diese Technik kurzfristige Überbrückungsarbeit leistet und dabei ökonomisch wie effizient funktioniert“. Den Einsatz von Wasserstoff sieht Meyer eher in Einsatzgebieten, die sich schlecht oder unwirtschaftlich mit Batterien ausrüsten lassen – zum Beispiel Logistikwege auf langer Strecke oder den Schwerlasttransport.
Auch bei Spitzenlasten leisten Batteriespeicher wertvolle Dienste. Dann nämlich, wenn energiehungrige Prozesse gleichzeitig starten und mehrere Maschinen zu einem Zeitpunkt ihren Betrieb aufnehmen. Batteriespeicher sind in diesem Fall im Lastmanagement einsetzbar und gleichen dabei Spitzen aus. „Peak-Shaving“ nennt sich dieses Verfahren, das in der Praxis zwei Vorteile hat. Zum einen verbessert sich die Netzqualität und zum anderen sparen Verbraucher bares Geld, weil Lastspitzen bereits ab wenigen Minuten richtig teuer werden können. Dieses bekannte Problem wird im Zuge der Energiewende mit einem stetig ansteigenden Anteil der Elektromobilität weiteres Gewicht erhalten. Vor allem Schnellladestationen brauchen Batteriespeicher, um in puncto Leistung aus dem Vollen schöpfen zu können. Richtig rund wird das Ganze, wenn auch noch die PV-Anlage auf dem Dach von Fabrikgebäuden eingebunden wird.
Täglich ein bisschen „Die Sendung mit der Maus“. Das betrachte ich seit mehr als 20 Jahren Fachredaktion und Fotografie immer noch als echtes Geschenk. Wo habe ich sonst die Gelegenheit, in so viele industrielle Anwendungsgebiete mit ganz viel Neugier hineinschauen zu können? Das Beste: die Recherchegespräche mit Menschen, die für ihre Sache und ihren Beruf lichterloh brennen. Bei Phoenix Contact haben wir noch viel vor mit dem Erzählen spannender Geschichten – vor allem, wenn es um zukunftsweisende Themen wie Klimaschutz und Nachhaltigkeit geht.
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