Die Entwicklung neuer Kraftwerkskonzepte ist eine große Herausforderung für die internationale Energieforschung. In den Industrieländern steht dabei primär im Fokus, den – weitgehend konstanten – Energiebedarf langfristig zu decken und Schritt für Schritt durch nachwachsende Energieträger zu ersetzen. Bei globaler Betrachtung hingegen stellt sich ein ganz anderes Bild dar.

Vorweg: Deutschland nimmt international gesehen eine Sonderstellung ein. Der Anteil erneuerbarer Energien ist für ein Land ohne große natürliche Ressourcen wie die Wasserkraft außergewöhnlich hoch. Des Weiteren sind die Recyclingstrukturen der Abfallwirtschaft in Deutschland und auch in der Schweiz weltweit die Ausnahme.

In vielen Schwellen- und Entwicklungsländern dagegen führen die wachsende Bevölkerung und das mit der Globalisierung einhergehende Wirtschaftswachstum zu einer ständig steigenden Nachfrage nach Energie. Höherer Wohlstand bedeutet (bislang) immer auch einen höheren Pro-Kopf-Energiebedarf.

Steigender Energiebedarf in Schwellen- und Entwicklungsländern

Die Geburtenraten der letzten Jahre sind bekannt und der daraus zu errechnende zukünftige Energiebedarf der Weltbevölkerung für die nächsten 20 bis 30 Jahre lässt sich mit den bisherigen Energieansätzen nicht mehr decken. Sollte jetzt nach den Erfahrungen von Japan auch noch die Nutzung der Kernenergie zurückgeschraubt werden, stellen sich folgende Problematiken dar:

– Der Ausbau von intelligenten Stromnetzen und Speicherkapazitäten wird enorm hohe Summen verschlingen und viele Länder finanziell überfordern; insofern ist ein flächendeckender Einsatz von erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind rein infrastrukturtechnisch kurzfristig nicht möglich.

– Die Planungszeiten von Großkraftwerken jeglicher Bauart dauern viel zu lange, sie sind technisch sehr anspruchsvoll und viel zu kostspielig, um in den nächsten Jahren in ausreichender Zahl installiert werden zu können.

Leider bleibt auch festzuhalten, dass die Bemühungen in Deutschland und wenigen anderen Ländern global keinen Einfluss haben werden, solange sich ein Großteil der Weltbevölkerung mit Strom aus Dieselgeneratoren versorgt und den Abfall ungeklärt ins Meer kippt oder auf Deponien entsorgt.

Virtuelle Kraftwerksteuerung vernetzt Sonne, Wind, Wasser und Biomasse

Genau hier setzt das AUTARK-Konzept an. Es basiert auf Kleinverbrennungsanlagen für Biomasse und selektierte Abfallstoffe und stellt ein modulares System dar, das innerhalb der nächsten zwei Jahre als schlüsselfertige Container-Lösung weltweit zum Einsatz kommen soll, wobei die verwendeten Industriekomponenten einen exportfähigen Preis gewährleisten. Über eine virtuelle Kraftwerkssteuerung kann es zudem mit anderen Energiequellen wie Sonne, Wind und Wasser vernetzt werden. Ziel ist es, Schwellen- und Entwicklungsländer mit Elektrizität sowie Wärme, Kälte und Trinkwasser zu versorgen, was bei Bedarf – beispielsweise, wenn kein öffentliches Stromnetz zur Verfügung steht – auch im Inselbetrieb möglich ist.

Bestimmte Zyklen und Abläufe sind weltweit vergleichbar. Bevölkerungswachstum und ein durch Tourismus und/oder Industrie gestiegener Lebensstandard führen zu einem höheren Energiebedarf. Vorhandene Stromnetze halten der neuen Belastung nicht stand; somit geht die Verfügbarkeit des Netzstroms zurück, was zur Folge hat, dass z.B. Gewerbetreibende auf Dieselgeneratoren umsteigen. Dadurch steigt die Nachfrage nach Diesel, was wiederum mit höheren Importkosten verbunden ist und Investitionen in die Infrastruktur erschwert. Mit wachsendem Wohlstand entsteht zudem auch mehr Abfall, wodurch es aufgrund fehlender Entsorgungsstrukturen bald schon zu Umweltbelastungen kommt. Exponentiell wachsende Energie-, Abfall- und Trinkwasserprobleme sind die Folge.

Gezielte Nutzung vorhandener Ressourcen zur Energieerzeugung

Das Potenzial eines Hybrid-Kraftwerks liegt darin, vorhandene Energieträger ressourcenschonend und nachhaltig einzusetzen. Dabei wird zunächst nicht nach erneuerbar und fossil unterschieden. Ziel ist es, die in Brennstoffen vorhandene Energie für den Menschen nutzbar zu machen. Dies ist im Prinzip das Ziel jeder Art von Energieerzeugung, die im technischen Sinne allerdings nie Energie „erzeugt“, sondern bereits vorhandene Energie in eine nutzbare Form umwandelt.

Der Nutzen kann ganz unterschiedlich sein. Ein durch Abwärme aufbereitetes Meerwasser kann in vielen Regionen kostbarer sein als Strom. Des Weiteren werden stromintensive Prozesse ersetzt, was wiederum die Stromnetze entlastet. Das gleiche kann durch den Einsatz von Abwärme zur industriellen Kühlung geschehen. Auch in diesem Fall wird nicht Strom aus dem Netz, der auch wieder in einem Großkraftwerk erzeugt werden muss, eingesetzt, sondern die anfallende Abwärme.

Dezentrale Energieerzeugung hat das Potenzial, die Energieversorgung nachhaltig zu verändern – weltweit. Genauso hat ein Hybrid-Kraftwerk das Potenzial, die Vorteile von solarthermischen Anlagen mit der 24-stündigen Verfügbarkeit von feuerungsbasierter Stromerzeugung zu einem schlüssigen Gesamtkonzept zu verbinden. Das schafft Unabhängigkeit und fördert Nachhaltigkeit entlang der gesamten Energie-Abfall-Prozesskette. Die Vorstellung, beispielsweise für einen Sack Plastik-Abfall einen Dollar zu zahlen, würde in vielen Regionen bereits dafür sorgen, dass Abfälle von Stränden oder aus Slums verschwinden – ganz ohne die ansonsten dafür notwendigen Entsorgungskosten, aber mit dem Ergebnis, das kostengünstig Brennstoffe zur Verfügung stehen.

Dezentraler Ansatz erschließt weltweite Einsatzmöglichkeiten

Die Herausforderung wird weniger in der Technik als im Endpreis der Anlage liegen. Aus diesem Grunde sollen maximal zwei Anlagengrößen angeboten werden, um in absehbarer Zeit auf Stückzahlen zu kommen, die eine Serienfertigung ermöglichen. Wenn es dem Netzwerk AUTARK – wozu neben der Entrade Energiesysteme AG auch Siemens und die SMA Solar Technology AG gehören – gelingt, auf die nötigen Stückzahlen zu kommen, um einen international marktfähigen Preis zu finden, werden der exzellente Ruf des „Made in Germany“ und die Bewertung der Anlagen durch führende Forschungseinrichtungen dazu führen, dass auch die Weltbank und andere Kreditinstitute den flächendeckenden Einsatz von Hybrid-Kraftwerken vorantreiben.

Fazit: Der dezentrale Ansatz kann die globalen Herausforderungen zwar nicht alleine lösen, wird jedoch einen wichtigen Baustein darstellen, der lokal vor Ort überall auf der Welt Möglichkeiten für eine nachhaltige, autarke Energieversorgung bietet.

Zum Autor:

Julien Uhlig, Jahrgang 1976, leitet die Bundes-Energieforschungsprogramme bei der Wirtschaftsförderung der Technologie-Region Aachen (AGIT mbH). Die zwei vom Bundesministerium für Wirtschaft geförderten Netzwerkprogramme HolzStrom und AUTARK bringen derzeit 19 Universitäten und Forschungseinrichtungen zur interdisziplinären Energieforschung zusammen.

Nach seinem Studium an der New School University in New York war Julien Uhlig als Projektmanager im Bereich Venture Capital für zahlreiche Firmen, darunter Lehmann Brothers Inc., in New York tätig. Die Aufgabe als Netzwerkmanager besteht darin, Produkte für den Weltmarkt zu entwickeln und zu vermarkten.

Das Netzwerk AUTARK, ein Zusammenschluss von derzeit neun Firmen und neun Forschungseinrichtungen aus dem gesamten Bundesgebiet, wird gemeinsam mit dem Netzwerk HolzStrom auf der diesjährigen Hannover Messe vertreten sein und dort ein modulares Hybrid-Kraftwerk präsentieren. Dieses kann über eine virtuelle Kraftwerkssteuerung mit anderen Energiequellen wie Sonne, Wind und Wasser vernetzt werden. Ziel ist es, Schwellen- und Entwicklungsländer 24 Stunden am Tag mit Elektrizität sowie Wärme, Kälte und Trinkwasser zu versorgen, was bei Bedarf – beispielsweise, wenn kein öffentliches Stromnetz zur Verfügung steht – auch im Inselbetrieb möglich ist.

AGIT mbH ? Aachener Gesellschaft für Innovation und Technologietransfer
Julien Uhlig
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