Technische Innovationen für die Zukunft erneuerbarer Energien

Erneuerbare Energiequellen wie die Photovoltaik und die Windkraft sind in den Vordergrund der heutigen dringenden Klimadiskussion gerückt. Einst wegen ihrer Skalierbarkeit in Frage gestellt und sogar wegen ihres Aussehens abgelehnt, haben sich Solar- und Windenergie zu praktikablen Alternativen zu fossilen Brennstoffen entwickelt.  

In den letzten 50 Jahren ist der Klimawandel rasant vorangeschritten. Dies hatte eine Verfünffachung der wetterbedingten Katastrophen zur Folge – von infrastrukturschädigenden Frostschäden in Texas bis hin zu massiven Waldbränden in Australien. Diese extremen Wetterereignisse finden immer häufiger vor unserer Haustür statt und haben dazu geführt, dass sich Organisationen, Regierungen und Gemeinden auf der ganzen Welt intensiv mit der Suche nach nachhaltigeren Lösungen beschäftigen. 

In der Tat beschleunigen die Regierungen überall die Verabschiedung von Maßnahmen zur Begrenzung der Kohlenstoffemissionen. Was trägt zu diesem Tempowechsel bei? Innovative, saubere Energien. Sie sind eine entscheidende Triebkraft für die zunehmende Machbarkeit erneuerbarer Energien. Die Arbeit der Ingenieure hinter den Kulissen sorgt dafür, dass geeignete Technologien ermöglicht werden, die umweltfreundlichere Alternativen zuverlässiger und kostengünstiger machen. 

Heute werden regelmäßig Solarparks mit einer Leistung von mehr als 500 MW entwickelt, was sie zu einer realistischen Alternative für fossile Kraftwerke (z. B. Kohle, Gas) macht. Solche Farmen können sich über mehr als 3.000 Hektar Land erstrecken und erfreuen sich in Regionen wie Nordamerika, dem Nahen Osten und Australien zunehmender Beliebtheit, denn dort gibt es viel Platz und Sonnenschein. Die Solarstromerzeugung lässt sich schneller ausbauen als die Windenergie, so dass das Investitionsrisiko geringer ist. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur sind die Gesamtkosten für die Stromerzeugung durch Photovoltaik bereits jetzt die niedrigsten, wobei sich die Investition in gut geeigneten Regionen noch besser rentiert. 

Solarfarmen im industriellen Maßstab erfordern Hunderte von Anschlüssen und Tausende von Metern an Kabeln, die überwacht und gewartet werden müssen. Bei TE haben wir den Solarpark so umgestaltet, dass die Montagekosten um bis zu 40 % gesenkt werden konnten – ein wichtiger Faktor, der darüber entscheidet, ob viele dieser Projekte jemals verwirklicht werden. Darüber hinaus haben unsere Ingenieure die herkömmliche Architektur von Solarparks vereinfacht, indem sie die Anzahl der notwendigen Kabelverlegungen reduziert haben. 

Die Lösung von TE ist als Kabelstranglösung (Customizable Trunk Solution - CTS) bekannt geworden – eine kostengünstigere Alternative zu herkömmlichen Solaranlagen. Sie wurde bereits in großen Solarparks in den gesamten Vereinigten Staaten von Maine bis Kalifornien eingesetzt. Die Architektur der CTS ermöglicht die Zentralisierung von Trennkästen, indem sie am Wandler-Pad gebündelt werden, was die Sicherheit, Effizienz und die Gesamtbetriebskosten des Solarparks verbessert. Dadurch haben unsere Kunden Millionen von Dollar an Material-, Montage- und Wartungskosten sowie Einsparungen durch effizientere Betriebsabläufe eingespart. 

Black & Veatch, ein führendes Engineering-, Beschaffungs- und Bauunternehmen, das Solarparks in großem Maßstab baut, hat den rationalen Ansatz unseres CTS-Systems in einem Solarpark im Mittleren Westen der USA eingesetzt. Ben Anderson, Projektmanager für erneuerbare Energien, erklärt: „Wir konnten die Arbeitszeit vor Ort erfolgreich reduzieren und die Zuverlässigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Verteilerkästen verbessern. Unsere Kunden wissen das sehr zu schätzen.“   

In Gebieten, in denen die Bevölkerungsdichte die Ausdehnung von Solarparks erschwert, wie z. B. in Europa, hat die Windenergie weiter an Popularität gewonnen. Die Energieversorger konzentrieren sich derzeit auf die Offshore-Windenergie. Mit ihren großen Windkraftanlagen und Parks kann sie eine enorme Energiemenge erzeugen. Außerdem sind die Windgeschwindigkeiten vor der Küste in der Regel gleichmäßiger als an Land, sodass sie eine zuverlässigere Energiequelle darstellen. In der Zwischenzeit ist die Nachfrage nach Onshore-Windkraftanlagen zurückgegangen, da die Windkraftanlagen immer größer geworden sind. Das verstärkt den Widerstand in der Bevölkerung und erschwert die Einhaltung der örtlichen Vorschriften. In Deutschland beispielsweise müssen die Windkraftanlagen das Zehnfache ihrer Höhe vom nächstgelegenen Haus entfernt liegen. 

Das Management von Offshore-Windparks, die sich über die ganze Welt ausbreiten, bringt auch einige Herausforderungen mit sich. Windkraftanlagen und Verbindungen benötigen eine zuverlässige Leistung und müssen gleichzeitig dem ständigen Verschleiß durch korrosives Salzwasser und immer stärker werdende Stürme widerstehen. Außerdem ist es extrem kostspielig, Personal und Ausrüstung per Hubschrauber auszufliegen. Diese Herausforderungen machen es umso wichtiger, dass der Wartungsbedarf schnell und zuverlässig behoben wird und so selten wie möglich auftritt. Je mehr vormontiert werden kann, desto besser.

Um diese Herausforderungen zu meistern und die Kosten zu minimieren, haben wir schlanke und dennoch belastbare Verbindungssysteme mit vereinfachter Montage entwickelt. Für die Montage unserer Steckverbinder für Hochspannungsschaltanlagen in Offshore-Windkraftanlagen ist zum Beispiel nur ein Mitarbeiter erforderlich. Diese Effizienzgewinne tragen dazu bei, dass die Windenergie im Vergleich zu herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger wird – sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf die Zuverlässigkeit – und bieten den Akteuren einen Anreiz für den Umstieg. Gleichzeitig arbeiten wir ständig an der Entwicklung von Lösungen, die dem Ausbau der Stromerzeugungskapazität und weiteren Formen der erneuerbaren Energieerzeugung dienen, wie etwa schwimmenden Windparks. 

Elektrische Energie ist nach wie vor die hochwertigste Form von Energie: Sie ist hocheffizient und lässt sich leicht transportieren und umwandeln. Die direkte Nutzung der erzeugten elektrischen Energie ist immer die effizienteste und vorzuziehende Option. Allerdings ist dies nicht immer realistisch. Erneuerbaren Energien, insbesondere Sonnen- und Windkraft, sind nicht rund um die Uhr verfügbar. Daher kommt der Energiespeicherung eine wesentliche Bedeutung zu. Durch die Speicherung können wir gleichbleibende, zuverlässige Energie für die Verbraucher bereitstellen und verteilen.

Die Batteriespeicherung ist ein wesentlicher Bestandteil im Puzzle der erneuerbaren Energien und dient zwei Hauptzwecken:

1. Stromnetz- oder Frequenzstabilisierung: Die Einspeisung unterschiedlicher Stromquellen und Lasten in das Stromnetz kann zu Schwankungen führen, die durch kurzfristig verfügbare Energie ausgeglichen werden können. Die Stabilisierungstechnologie befindet sich noch in der Entwicklung. Beispielsweise leistet TE einen starken Beitrag, Unternehmen bei der Entwicklung von Mikronetzen als eine Lösung dieser Herausforderung zu unterstützen.

2. Kompensation von Zeiten geringer Produktion: Wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, kann Energie, die etwa in Batterien gespeichert wurde, zur Stabilisierung des Stromflusses abgerufen werden. So lässt sich eine konstante Stromversorgung gewährleisten.

Da jeder größere Solarpark mit einem Batteriespeicherelement geplant ist, wird diese Technologie zunehmend an Bedeutung gewinnen. In den nächsten fünf bis zehn Jahren wird die Erzeugung erneuerbarer Energien weltweit zunehmen und damit auch der Bedarf an Energiespeicherung. Es wird erwartet, dass die Kosten für die Herstellung von Batterien weiter sinken werden. Dadurch wird eine weit verbreitete Speicherung weniger kostspielig, als dies noch heute der Fall ist.

Das Versorgungsnetz muss nun mit einer zunehmenden Zahl schwer vorhersehbarer erneuerbarer Energiequellen zurechtkommen. Gleichzeitig spielt Strom eine immer zentralere Rolle bei der Befriedigung unserer alltäglichen Bedürfnisse. Etwa, wenn es um Mobilität (Elektrofahrzeuge), Beleuchtung, Kochen, Heizen und Kühlen geht. Dabei werden digitale Technologien immer wichtiger, was eine höhere Anzahl von Sensoren an kritischen Anschlusspunkten im Strom- und Verteilungsnetz erfordert. Aus diesem Grund haben wir bei TE unsere Verbindungskomponenten mit integrierten oder nachrüstbaren Sensortechnologien entwickelt.

Der weltweite Fokus auf die Bekämpfung des Klimawandels wird sich noch verstärken, und damit steigt auch das Interesse an erneuerbaren Energien. TE Connectivity ist fest entschlossen, die wesentlichen Innovationen bereitzustellen, die für einen reibungslosen Übergang zu kohlenstofffreundlichen Energiequellen erforderlich sind – sowohl jetzt als auch in Zukunft.