Nach langen Verhandlungen hat die Bundesregierung Anfang des Jahres einen neuen Beschluss rund um die Energieversorgung der Zukunft getroffen: Bis Ende 2038 soll in Deutschland kein Strom mehr aus Kohle erzeugt werden. Blickt man auf den aktuellen Stand der Technologie rund um grüne, erneuerbare Modelle, bleibt eine Frage offen: Ist das wirklich machbar? Denn egal, ob bei der Produktion, der Speicherung oder der Koordination innerhalb nachhaltiger Energieversorgungssysteme – alle Bereiche sind mit komplexen Anforderungen verbunden. In diesem Beitrag beleuchten wir einige Herausforderungen aus dem Bereich erneuerbare Energie und welche Lösungsansätze es bereits gibt.

Die Schattenseite der Solarenergie – und wie ein Energie Start-up sie sich zu nutzen macht

Eine Erfahrung, die wahrscheinlich jeder schon gemacht hat: Man stellt sich auf einen sonnigen Tag ein, genießt die Sonnenstrahlen auf der Haut und als es gerade am schönsten ist, ziehen Wolken auf. Was dem Menschen schlimmstenfalls die sommerliche Bräune ruiniert, wirkt sich auf Solaranlagen viel schlimmer aus. Das offensichtliche Problem: Photovoltaikanlagen sind auf Sonne angewiesen, um Energie zu produzieren. Liegen die Module im Schatten, wird zwar weiter Energie produziert, diese kann jedoch nicht in Strom verwandelt werden. Stattdessen wandelt sich die Energie in Wärme um und geht ungenutzt verloren. Ein weiteres weitreichendes Problem: Die Verschattung der Anlage führt langfristig zum Defekt der Module. Die perfekte Lösung liegt also in einer Technologie, die es erlaubt, die aus dem Schatten gewonnene Energie nutzbar zu machen. Das Energie Start-up BRC Solar hat ein System entwickelt, das genau das ermöglicht. Es wird einfach am entsprechenden Modul angebracht und erkennt, wann die Sonneneinstrahlung nur sehr gering ist. Genau dann aktiviert das Modul die Optimierungsschaltung. Diese sorgt dafür, dass die aus dem Schatten gewonnene Energie nicht in Form von Wärme verloren geht, sondern nutzbar bleibt. So wird die Leistung der gesamten Solaranlage erhöht und der Verlust von Energie verhindert.

Stabilere Stromversorgung durch die Kaffeemaschine

Die mangelnde Steuerbarkeit des Wetters bringt noch ein weiteres Problem mit sich: Die stetige, gleichmäßige Produktion von Energie ist nicht gewährleistet. Außerdem produzieren nachhaltige Lösungen nur im seltensten Fall genau so viel Energie, wie verbraucht wird. Das Resultat: Engpässe oder Überschüsse destabilisieren das Stromnetz. Um dieses Problem zu lösen, muss sämtliche Energie, die überschüssig produziert wurde, solange gespeichert werden, bis man sie bei einem Engpass benötigt. Aktuell sind unsere Stromnetze auf diese Herausforderung nicht ausgelegt. Vor allem bei den wetterabhängigen Energien, wie Solar- oder Windenenergie, wird das deutlich. Um das Stromnetz dennoch stabil zu halten, müssen neue Lösungen entwickelt werden, die sich flexibel an die unvorhersehbare Produktion anpassen. Das Energie Start-up KOENA Tec hat genau das getan. Bisher wird ihre Lösung hauptsächlich in der Gastronomie eingesetzt. Dazu wird ein intelligenter Zwischenstecker zwischen die Steckdose und ein Gastronomiegerät, wie beispielsweise eine Kaffeemaschine, gesteckt. Dieses wertet den individuellen Stromverbrauch des Geräts aus. Es werden verschiedene Geräte intelligent zusammengeschlossen und können sich gegenseitig und damit auch das Stromnetz stabilisieren. Weil keine neuen Geräte angeschafft, sondern bereits vorhandene Geräte durch den Adapter aufgerüstet werden, werden Ressourcen und Investitionskosten ganz im Sinne der Nachhaltigkeit eingespart.

30 Prozent weniger CO2 – dank eines einzigen Algorithmus

Die vielen neuen Lösungen im Bereich der erneuerbaren Energien bringen zwar großes Potenzial für eine grünere Zukunft, gleichzeitig steigt aber auch die Komplexität von Energiesystemen. Immer mehr verschiedene Anlagen, wie Windkraft- oder Photovoltaikanlagen, aber auch unterschiedliche Arten der Zwischenspeicherung, müssen in bestehende Versorgungssysteme eingebunden und miteinander in Einklang gebracht werden, um effizient zusammen zu arbeiten. Hierbei gilt: Je komplexer das System, desto schwieriger die Steuerbarkeit. Umgekehrt lässt sich diese Hürde mit einer präzisen Abbildung des jeweiligen Energiesystems überwinden. Je präziser das System, desto einfacher die Steuerung. Das Start-up Qantic hat das Problem erkannt und eine Lösung entwickelt, die komplexe energietechnische Systeme detailliert abbildet. Ein Algorithmus analysiert die verschiedenen Komponenten des Systems und ermittelt daraus eine Strategie zur Steuerung des gesamten Systems. So wird die Erzeugung, der Verbrauch und die Speicherung der Energie innerhalb des Systems optimiert. Dadurch können nicht nur CO2-Emmissionen um bis zu 30 Prozent reduziert, sondern auch der nutzbare Anteil erneuerbarer Energien erhöht werden.

Obwohl erneuerbare Energiequellen der Schlüssel zu einer grünen Zukunft sind, stecken viele Lösungsansätze noch in den Kinderschuhen. Auch weiterhin werden viel Forschung und neue Ideen notwendig sein, um die Zukunftsfähigkeit der Lösungen auszubauen und eines Tages komplett auf konventionelle Methoden der Stromerzeugung verzichten zu können. Vor allem Start-ups haben das Potenzial mit frischen Lösungsansätzen die Innovation in der Branche voranzutreiben. Science4Life unterstützt junge Gründer aus dem Energiebereich dabei, die Energiewende aktiv voranzutreiben. Mit dem Science4Life Energy Cup bietet die Gründerinitiative einen eigenständigen Wettbewerb, der exakt auf die Bedürfnisse und Fragestellungen von Energie Start-ups zugeschnitten ist. Experten aus der Branche kennen die Herausforderungen, Regularien und speziellen Anforderungen der Energiebranche und unterstützen Gründer von der ersten Idee bis zur Ausformulierung des Businessplans. Energie Start-ups, die ihren Businessplan bereits fertig haben, können ihn bis zum 17. April 2020 online beim Science4Life Energy Cup einreichen.