Erneuerbare Energien „Grüner“ Strom braucht Standards

Redakteur: Gerd Kucera

In den kommenden 25 Jahren wird sich die Stromproduktion verdoppeln, prognostiziert der International Energy Outlook 2006. Weitere Experten erwarten, dass die Erzeugung von Elektrizität aus erneuerbaren Quellen um 57% steigt. Der VDE/DKE arbeitet deshalb erfolgreich an Normen für die Energiequellen der Zukunft.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Erneuerbare Energien sind aus mehreren Gründen unverzichtbar: Sie verringern die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, schwächen die globale Erderwärmung ab und verbessern den Lebensstandard in den Entwicklungsländern. Noch sind die Regenerativen ein sich rasch entwickelndes Feld für Forschung und Entwicklung, innovative Technologien und Produktionsverfahren. Dennoch ist bereits eine neue Industrie entstanden, die weltweit in nur sieben Jahren ihre Umsätze von 30 auf 60 Mrd. € verdoppelt hat. Bis 2020 soll dieser Markt sogar auf 400 Mrd. € anwachsen.

Deutschland führend bei Wind-, Solar- und Bioenergie

Deutschland ist gleich in mehreren Bereichen führend, nämlich Wind-, Solar- und Bioenergie. Das schlägt auch bei den Arbeitsplätzen zu Buche, die bis 2020 um rd. 130.000 auf 300.000 steigen soll. Deutschlands führende Position insbesondere bei der Windenergie und Photovoltaik (der direkten Stromerzeugung aus Sonnenlicht) hängt auch mit der intensiven und erfolgreichen Normungs- und Standardisierungsarbeit der im VDE angesiedelten DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik im DIN und VDE) zusammen, die zugleich Deutschland in der International Electrotechnical Commission (IEC) vertritt.

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Standards sind auch die Basis für Konformitätsbewertungen

„Standardisierung ist eine grundlegende Voraussetzung dafür, dass innovative Technologien im Feld der erneuerbaren Energien marktfähig werden“, konstatiert Dr. Bernhard Thies, Geschäftsführer der Deutschen Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (DKE). „Sie sind auch die Basis für Konformitätsbewertungsverfahren, die die Vermarktung von hochqualitativen Produkten im internationalen Handel ebenso ermöglichen wie den Wissenstransfer von herkömmlichen, bereits etablierten Energiesystemen“, erklärt Thomas Wegmann, Leiter Internationale Angelegenheiten bei der DKE, „nur wenn die Standardisierung mit der raschen Entwicklung in diesem Feld Schritt hält, sind die Chancen für eine weitere Durchsetzung gegeben.“

Steigende Nachfrage nach Photovoltaiksystemen

Wie schnell hier Veränderungen eintreten, zeigt das hohe Tempo, mit dem neue Standards eingeführt werden - die Zeitspanne liegt häufig unter 12 Monaten.

Thies: „Photovoltaikanlagen wurden anfangs insbesondere als Insellösungen für die Stromversorgung von schlecht oder gar nicht ans Netz angeschlossenen Einrichtungen verwendet. Heute werden sie immer intensiver im privaten, aber zunehmend auch im öffentlichen und gewerblichen Bereich genutzt und deshalb mit hocheffektiven industriellen Prozessen hergestellt und vermarktet.“

So erzielt der weltweite Markt für Photovoltaiksysteme bereits Umsätze von 5 Mrd. US-$. Dabei gibt es Nachfrage sowohl in den industrialisierten als auch in den sich noch entwickelnden Ländern, in denen eine netzferne bzw. in örtliche Kleinnetze integrierte Stromversorgung auf Basis von Solarmodulen für Tausende Menschen erschwinglich wird. Auch ist es jetzt technisch kein Problem mehr, Solaranlagen in bestehende, öffentliche Netze zu integrieren. In Deutschland gibt es inzwischen 300.000 solcher Einspeisungen mit einer Gesamtleistung von 2.500 MW.

Die Solarkraftwerke nehmen in der Leistung stetig zu

Das derzeit weltweit größte Solarkraftwerk, das mit einer Peak-Leistung von 12 MW Strom produziert, steht seit Mitte 2006 auf dem Gut Erlasee bei Arnstein in Bayern. In Brandis, östlich von Leipzig, wurden die Bauarbeiten für 550.000 Solarmodule begonnen, die im Solarpark Waldpolenz ab 2009 etwa 40 MW erzeugen sollen. Bis 2012 will China rd. 100 MW in der Stadt Duanhang realisieren, die Kosten belaufen sich auf etwa 600 Mio. €. Ein Jahr später will der australische Bundesstaat Victoria sogar ein Kraftwerk mit 154 MW ans Netz bringen.

Photovoltaikanlage liefert 12% des Bedarfs einer Stadt

Die bisher größte PV-Anlage mit einer Peak-Leistung von 5 MW, die bisher auf einem Dach errichtet wurde, wird in Bürstadt im südlichen Hessen betrieben. Auf dem Dach einer gewaltigen Logistikhalle der Firma tts sind über 30.000 Solarmodule installiert, die etwa 12% der benötigten Strommenge Bürstadts erzeugen. Wie schnell die technische Entwicklung in diesem Feld verläuft, zeigen auch zwei andere Beispiele: Der nordamerikanische Marktführer Xantrex (Vancouver, Kanada) bietet inzwischen netzgebundene Solarinverter für die Anwendung in Privathaushalten von 5 kW Leistung an, die den Gleichstrom der Solarzellen für den Hausgebrauch direkt in Wechselstrom umwandeln und überschüssige Elektrizität ins Netz speisen.

Serienstart für die Dünnschichtsolarzelle in Erfurt

Neue Technologien, wie die Dünnschichtsolarzelle, gewinnen weiter an Bedeutung, insbesondere weil sie die Anlagenkosten reduzieren. Noch in diesem Sommer wird die erste Serienproduktion derartiger Systeme bei der Ersol Thin Film GmbH in Erfurt den Betrieb aufnehmen. Die schlüsselfertigen Anlagen für die Prozessrealisierung hat die Oerlikon Solar AG (Lichtenstein) geliefert.

Das deutsche Energieeinspeisegesetz ist Vorbild in 40 Ländern

Gerade Deutschland hat von der frühen Einführung des Energieeinspeisegesetz (EEG) profitiert, das „Solarbauern“ eine berechenbare Vergütung für den erzeugten Strom garantiert und bislang in etwa 40 Ländern Nachahmung gefunden hat. Unterstützungsprogramme haben neben verschiedenen europäischen Staaten auch Australien, die USA und Japan aufgelegt. Die meisten bisher realisierten Projekte wurden auf Hausdächern und Industrieanlagen errichtet, große Kraftwerke von Versorgungsunternehmen sind bisher noch relativ selten.

DKE-Experten haben Photovoltaik-Standards erarbeitet

Die Normungsexperten der DKE haben Standards für die photovoltaische Stromgewinnung (sowohl auf der System- als auch auf der Komponentenseite) erarbeitet. Standardisiert sind bereits Bezeichnungen und Symbole, Tests auf Korrosionsverhalten sowie Design- und Typenqualifikation von kristallinen und auch Dünnschichtsystemen. Die Arbeit soll zügig fortgesetzt werden, um den Vertrieb, die Wartung und das Entsorgen von Photovoltaikanlagen zu regeln. Zudem soll die Charakterisierung und Messtechnik der neuartigen Dünnfilmtechniken wie Cadmiumtellurid (CdTe) und CIS (Kupfer-Indium-Selenid, CuInSe2) vorangetrieben werden. Im Fokus sind darüber hinaus neuartige Speichersysteme sowie die Anpassung der Zellen und Module an spezielle Bedingungen, wie sie in den Tropen, in nördlichen Zonen sowie in marinen Gebieten herrschen.

Riesiges Potenzial für die Windenergie – China rückt auf

Nach einem Report des Journal of Geophysical Research gibt es weltweit ein Potenzial von 72 Mio. GW Windenergie, das entspricht dem 5-fachen globalen Energieverbrauch von 2002. China, heute bereits führend in der Verbreitung von solarthermischen Systemen, könnte schon bald eine Führungsrolle in der Windenergie einnehmen, die derzeit noch Deutschland besitzt. Diese starke Position Chinas drückt schon jetzt deutlich auf die Preise von Windkraftanlagen, die tendenziell immer größer und immer häufiger auf See errichtet werden. Auch im Trend liegen die Möglichkeit, unterschiedliche Umdrehungsgeschwindigkeiten des Rotors zu realisieren, sowie direkt angetriebene Generatoren ohne Getriebe. Dazu kommen weitere Entwicklungen wie bessere Windmesseinrichtungen und -prognosen, eine optimierte Aerodynamik, neue Turbinenkonzepte und auch hier als wichtiger Punkt Standards und Zertifizierungen.

DKE-Fokus liegt auf Sicherheit und Umweltschutz

Die DKE kümmert sich insbesondere um Sicherheits- und messtechnische Fragen sowie um Testverfahren für Generatorsysteme von Windanlagen.

„Wir beschäftigen uns mit Standardanforderungen an das Lärmverhalten, an die mechanische Belastbarkeit und Kommunikationstechnik zur Überwachung und Kontrolle von Windkraftanlagen“, so Wegmann, „laufende Arbeiten zielen zudem vor allem auf die Auslegung von Offshore-Windturbinen und Getrieben sowie auf die Gesamtoptimierung von ganzen Windparks ab.“

Der Erhalt der Umwelt gerade im Hinblick auf die Klimaveränderung durch anthropogenes Kohlendioxid und die Standardisierung der Systeme, Anlagen und Komponenten der erneuerbaren Energien sind eng miteinander verzahnt. Die Arbeit der DKE hat daher nicht nur die Sicherheit von Menschen im Visier, sondern auch Umweltschutz.

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