Evolution

Gletscherflüsse, Island

Innovation

Evolution

Man kann nie zweimal in denselben Fluss steigen, sagte einst der griechische Philosoph Heraklit. Alles fließt und nichts bleibt. Ein ewiges Werden und Wandeln. Das gilt auch für Technologien und deren beständige Weiterentwicklung.

Innovationen sind meist eine Evolution der Dinge. Ein stetiger Fluss neuer Ideen und ständiger Änderungen. Glauben Sie, dass sich die Erneuerbaren Energien nicht verändern? Sicher nicht. Aber was ändert sich?

weiter Evolution

Man kann nie zweimal in denselben Fluss steigen, sagte einst der griechische Philosoph Heraklit. Alles fließt und nichts bleibt. Ein ewiges Werden und Wandeln. Das gilt auch für Technologien und deren beständige Weiterentwicklung.

Innovationen sind meist eine Evolution der Dinge. Ein stetiger Fluss neuer Ideen und ständiger Änderungen. Glauben Sie, dass sich die Erneuerbaren Energien nicht verändern? Sicher nicht. Aber was ändert sich?

weiter Windenergie – Fähigkeiten

Auf den ersten Blick scheint sich nichts geändert zu haben. Ein Turm, oben eine Gondel und drei Rotorblätter. Was nicht zu sehen ist: Moderne Windenergieanlagen speisen nicht mehr einfach nur Strom in das öffentliche Netz.

Sie haben mittlerweile alle elektrischen Eigenschaften, die man für den Betrieb eines Netzes braucht. Sie gleichen Netzfehler und Spannungsabfälle aus, stellen Blindleistung und auch Wirkleistung zur Verfügung.

Das sagt Ihnen nichts? Das macht nichts. Es ist ja auch schwer.

Ein Erklärungsversuch: Stellen Sie sich das Stromnetz mal als Rohrleitungsnetz für Trinkwasser vor. Gibt es einen Rohrbruch, sinkt der Wasserdruck im Netz. Wird zuviel Wasser eingespeist, steigt der Wasserdruck zu stark an. Fällt die Wasserversorgung ganz aus, muss das Rohrleitungsnetz mit frischem Wasser gefüllt werden, bis der Normalbetrieb erreicht wird.

Es braucht also eine kraftvolle Steuerung, die diese Störungen ausgleicht und damit den Netzbetrieb erst sicherstellt. So ist es im Prinzip auch beim Stromnetz. Bisher konnten nur Großkraftwerke dieses leisten. Wasserkraft und Windenergie sind die einzigen erneuerbaren Technologien, die das auch können.

Das ist wichtig. Denn aus den fossilen Großkraftwerken - wie Kohle oder Gas - steigen wir ja aus. Diese Lasten wird die Windenergie übernehmen. Weil sie es kann. Und weil es einer machen muss. Ohne dem geht es technisch nicht.

weiter Windenergie – Dimensionen

Auch wenn sich das Bauprinzip in den letzten Jahren nicht verändert hat, Windenergieanlagen werden immer größer. Die Türme werden höher, die Rotoren größer und die Nennleistungen der Generatoren auch. Aber warum?

In über 100m Höhe beginnt eine neue Luftschicht, die sog. Ekmanschicht. Hier weht der Wind stärker und gleichmäßiger, also ohne die Turbulenzen am Boden. Je mehr Rotorfläche in die Ekmanschicht hineinragt, desto höher ist der Jahresenergieertrag. Daher werden Windenergieanlagen immer höher.

Je größer der Rotor ist, desto mehr Energie fängt der Rotor aus dem Wind ein. Je größer der Generator ist, desto mehr Strom kann erzeugt werden. In der Summe wird nicht nur deutlich mehr, sondern auch deutlich effizienter Strom erzeugt. Das senkt die Erzeugungskosten und zwar in den letzten Jahren um fast 50%.

Wer also aus guten Gründen erneuerbare Energien möchte, sich aber an steigenden Strompreisen stört, sollte das Größenwachstum der Windenergie richtig klasse finden. Denn so ist Strom aus Windenergie kostengünstiger als alle anderen fossilen Energieträger. Und das macht erneuerbare Energien für alle bezahlbar. Das schafft die Grundlage dafür, dass die Energiewende zur Klimaneutralität auch sozial machbar wird.

Äußerlichkeiten sind daher nicht unwichtige Modeerscheinungen, sondern ein Wert an sich.

weiter Windenergie – Logistik

Warum transportiert man Windenergieanlagen nicht einfach mit dem Hubschrauber zum Aufstellort? Drängt sich doch auf. Allein, jedes wesentliche Bauteil ist dafür viel zu groß und viel zu schwer. Und was macht man nun?

Die Logistik der Bauteile, die Fundamentarten und die Aufbautechniken entscheiden darüber, wo Windenergie möglich ist. Das gilt auch für die Windenergie auf See, wo zurzeit schwimmende Fundamente entwickelt werden, so dass Standorte – oder besser Schwimm-Orte – für Windenergie auch in sehr tiefen Meeren, wie z.B. vor Japan, erschlossen werden können.

Das Größenwachstum der Windenergieanlagen stellt die Logistiker und Aufbauteams der Windenergieanlagen vor immer größere Herausforderungen. Ein 70m langes Rotorblatt auf gerader Strecke zu transportieren, ist kein Problem. Aber wo ist sie nur einfach gerade? Kurven, Ortsdurchfahrten, Bäume? Wie bekommt man eigentlich die größten Kräne der Welt auf eine solche Baustelle?

Sollte man lieber die Rotorblätter in mehrere Stücke trennen und erst vor Ort zusammensetzen? Hält so ein Blatt dann 25 Jahre? Was ist nicht nur technisch möglich, sondern auch wirtschaftlich? Wie transportiert man 74 große Windenergieanlagen aus Deutschland in das zentrale Hochland von Vietnam?

Diese Fragen verlangen immer wieder neue Antworten. Auch das ist Innovation.

weiter Solarenergie

Photovoltaik kennt man in Deutschland. Haben Sie eine PV-Anlage auf dem Dach? Bei uns weniger bekannt sind solarthermische Kraftwerke, die in sonnenreichen Ländern eine echte Alternative zu fossilen Kraftwerken sind.

In solarthermischen Kraftwerken wird das Sonnenlicht über Parabolspiegel gebündelt. Die dabei erzeugte, extreme Hitze kann dann über Dampfturbinen in Strom gewandelt werden. Man kann diese Hitze auch erst speichern, um sie erst später, z.B. nachts, in Strom zu wandeln. Solarthermische Anlagen sind so in sonnenreichen Ländern in der Lage, dauerhaft und sicher Strom zu liefern.

Das ist ein großer Vorteil gegenüber der Photovoltaik. Allerdings sind nur große

Anlagen mit mehreren 100 MW Leistung wirtschaftlich. Im Vergleich zur Photovoltaik ist die Technik bei weitem noch nicht ausgereift. Die Forschung konzentriert sich darauf, die Produktion der Komponenten zu standardisieren.

Mit einer industriellen Serienfertigung der Komponenten lassen sich die Kosten auf das Niveau der Photovoltaik senken. Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt ist zudem die Einführung von Salzschmelzen zur Energiespeicherung.

Das Potential ist gewaltig. Von den 20 bevölkerungsreichsten Ländern der Welt liegen 17 ganz oder teilweise in dem „Sonnengürtel“ der Erde. Mit China und den USA sind auch die größten Energieverbraucher und CO₂-Emittenten – neben Indien, Indonesien, Pakistan, Türkei, Ägypten, Nigeria, Mexiko und Brasilien – ideale Standorte für diese Technik. Man muss es nur wollen.

weiter Photovoltaik

PV-Module werden immer leistungsfähiger. Immer mehr Energie wird pro Quadratmeter Solarfläche gewonnenen. Der Wirkungsgrad der PV-Anlagen wird also immer weiter verbessert. Das macht PV zur günstigsten Stromquelle überhaupt.

PV-Module werden in immer größeren Stückzahlen produziert und die Produktion immer weiter automatisiert. In der Summe der Innovationen sinken die Kosten der Module und damit die Kosten der Stromerzeugung aus PV immer weiter.

Neben etablierten Silizium-Modulen steht auch die Entwicklung leistungsfähiger Solarzellen der nächsten Generation auf der Forschungsagenda. Immer dünnere Schichten, klebbare Module für Hausfassaden und Fahrzeuge, die Liste der Forscher ist lang, um immer neue Bereiche für die Photovoltaik zu erschließen.

Ein wichtiges Forschungsthema ist auch die Vorhersage der Lebensdauer der neuen leistungsfähigen Zelltypen. Neue Untersuchungsmethoden werden entwickelt, mit denen sich der Verschleiß besser prognostizieren lässt.

Die Photovoltaik von heute ist nicht mehr mit dem Stand von vor 10 Jahren vergleichbar. Es geht immer weiter. In hohem Tempo. Der Sonne entgegen.