Von: Jeremy Cook
So schaffen Mikronetz-Energielösungen eine günstigere und zuverlässigere Stromversorgung
Mikronetze sind kleine Netze von Energieerzeugungs- und -speicheranlagen, die auf eine begrenzte Anzahl von lokalen Benutzern verteilt sind. Normalerweise sind Mikronetze mit dem größeren Netz verbunden. Notfalls müssen sie in der Lage sein, in einem „Insel“-Zustand zu arbeiten, d. h. völlig abgeschnitten vom regionalen Stromnetz.
Ein permanenter Notstromgenerator oder ein Solar-/Batteriespeicher könnte als eine Art persönliches Mikronetz betrachtet werden, wenn er unabhängig funktioniert, aber hier betrachten wir Mikronetze in einer vernetzten Kapazität. Beachten Sie, dass nicht alle zusätzlichen Stromquellen (z. B. Solaranlagen) netzunabhängig arbeiten können und daher keine der beiden Definitionen erfüllen, wenn sie nicht ordnungsgemäß eingerichtet sind.
Hurrikan Ian legt die Stromversorgung lahm: Eine Mikronetz-Energie-Alternative?
Ende September 2022 hinterließ der Hurrikan Ian eine Schneise der Verwüstung in Florida, die zu einem vorübergehenden (in einigen Fällen jedoch lang anhaltenden) Stromausfall führte. Sogar Teile von South Carolina waren nach der kurzen Reise des Sturms über den Atlantik betroffen, was einmal mehr unsere Anfälligkeit und die Anfälligkeit unseres Stromnetzes angesichts der Naturgewalten deutlich machte.
Wie bei allen Wirbelstürmen gab es einen Ansturm auf kleine Generatoren, um Licht, Kühlschränke und Ventilatoren zu betreiben. Diese können zwar eine Teillösung bieten, sind aber kaum in der Lage, Floridas wichtigste Ressource, die zentrale Klimaanlage, mit Strom zu versorgen. Es gibt jedoch einige wenige Menschen, die bei einem Stromausfall nicht die gleiche Angst haben: diejenigen, die ein fest installiertes Notstromaggregat in ihrem Haus haben. Andere haben vielleicht neuere Technologien, die Solar- und Batteriesysteme oder sogar Elektrofahrzeuge integrieren, um einen netzunabhängigen Betrieb zu ermöglichen. Leider können beide Optionen zu teuer sein, wenn Sie die Geräte nur selten nutzen.
Gegenwärtig gibt es nur die Möglichkeit, sich auf das allgegenwärtige Stromnetz zu verlassen, um den gesamten Bedarf zu decken, oder sich völlig selbst zu versorgen. Das Mikronetz-Konzept bietet eine dritte Möglichkeit in Form von kommunaler elektrischer Energie in kleinem Maßstab. Mikronetze sind nicht nur ausfallsicher, sondern ermöglichen auch die Integration von erneuerbaren Energien und lokaler Erzeugung, was die laufenden Stromkosten senken kann.
Wie Mikronetze funktionieren
Mikronetze sind von Natur aus so konzipiert, dass sie mit einer Vielzahl von Energiequellen arbeiten und die Lasten intelligent auf die effizientesten und kostengünstigsten Erzeugungsmethoden verteilen. Wenn das allgemeine Stromnetz ausfällt, übernimmt das lokale Mikronetz die Stromversorgung und versorgt seine Kunden zumindest in begrenztem Umfang mit Strom. Auch wenn lokale Ereignisse ein Mikronetz beschädigen können, sind sie nicht anfällig für die großräumigen Unterbrechungen, die Stromausfälle aus der Ferne verursachen können.
Gleichzeitig funktioniert der Großteil des Netzes in den Industrieländern die meiste Zeit über einwandfrei. Im Gegensatz zu reinen Backup-Systemen können Mikronetz-Energielösungen so konfiguriert werden, dass der Stromverbrauch auch dann optimiert wird, wenn das größere Netz perfekt funktioniert. Mikronetze können die Vorteile der erneuerbaren Energieerzeugung vor Ort und der lokalen Speicherung als Backup nutzen und dazu beitragen, dass sich der Zeitpunkt der Energiegewinnung vom Zeitpunkt des Verbrauchs unterscheidet.
Wenn ein einfaches Mikronetz beispielsweise über eine Solaranlage, Pufferbatterien und einen Generator verfügt, kann es tagsüber den größten Teil des Strombedarfs seiner Kunden mit Sonnenkollektoren decken, während das regionale Stromnetz eventuelle Defizite ausgleicht. Nachts könnte das regionale Netz einen größeren Teil des Stroms liefern und sogar Batterien aufladen, wenn die Strompreise niedriger sind. Diese Batterien könnten dann tagsüber, wenn Energie teurer ist, teilweise entladen werden, und die Generatoren könnten nach Bedarf laufen, etwa zu Test- und Wartungszwecken.
Ein Mikronetz-System kann daher dazu beitragen, die Kosten in Form von Energieeinsparungen in normalen Zeiten zu kompensieren, und den Gemeinden helfen, sich auf größere Stromausfälle vorzubereiten. Ein solares Mikronetz-System kann sogar Strom an den Energieversorger verkaufen, wenn es eine "Rekordernte" an Sonnenlicht oder anderen erneuerbaren Energien gibt, oder wenn eine Batterieentladung zu bestimmten Zeiten sinnvoll ist. Je nach den Bedürfnissen des Benutzers kann ein Mikronetz so eingerichtet werden, dass es besonders robust ist (z. B. ein Krankenhaus oder eine Militärbasis) oder dass es effizient ist (z. B. ein Universitätscampus).
Vorteile im Nahbereich
Ein kurzer Weg von der Stromerzeugung zur Speicherung oder zum Verbrauchsort hat offensichtliche Vorteile in Form von Ausfallsicherheit. Ebenso führt die Stromübertragung über große Entfernungen zu Verlusten durch Abwärme in den Leitungen. Indem diese Entfernung verringert wird, können solche Verluste und Inkonsistenzen minimiert werden.
Hinzu kommt, dass der Netzstrom größtenteils in Form von Wechselstrom (AC) geliefert wird, der für viele Anwendungen in Gleichstrom (DC) umgewandelt werden muss, was mit Verlusten verbunden ist. Sonnenkollektoren erzeugen von Haus aus Gleichstrom, und Batterien speichern Gleichstrom. Theoretisch könnte ein Mikronetz so eingerichtet werden, dass es diese Art von Energie ohne die typische Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlung liefert, was zu höheren Wirkungsgraden führen würde.
Auch wenn die Bereitstellung und Verwaltung solcher Geräte mühsam sein kann, sollten Sie bedenken, dass eine solche Einrichtung auch Vorteile mit sich bringen kann. Überdachte Parkplätze unter Sonnenkollektoren sind eine großartige Möglichkeit, die mancherorts bereits praktiziert wird, und vielleicht werden manche Gemeinden noch weitere Maßnahmen ergreifen, um erneuerbare Anlagen auf andere Weise nützlich oder sogar attraktiv zu gestalten. Denkbar wäre ein funktionales Kunstwerk aus Sonnenkollektoren, das die Besucher eines Gewerbegebiets, einer Hochschule oder eines Wohnviertels begrüßt, oder eine Vielzahl anderer möglicher Konzepte.
Die Zukunft des Mikronetzes
Wie sieht die Zukunft der Energieerzeugung aus? Die Vorteile eines robusten Stromerzeugungssystems, das in der Lage ist, Übertragungsverluste zu reduzieren und dabei zunächst erneuerbare Energien, dann temporäre Notstrombatterien und schließlich fossile Brennstoffe zur längerfristigen Unterstützung zu nutzen, sind unübersehbar. Vielleicht werden wir auch die Verbreitung von Gleichstrom ohne Wechselstromumwandlung aus Sonnenkollektoren und Batterien erleben.
Gleichzeitig stellt sich die Frage, was passiert, wenn Technologien wie die Kernfusion oder die Tiefengeothermie tatsächlich realisiert werden und nahezu unbegrenzte Energie aus zentraleren Quellen liefern? Ein zentralisiertes System wäre noch anfälliger für Störungen, die noch gravierender und langwieriger sein könnten. Die Flexibilität des Mikronetz-Konzepts bedeutet, dass es an nahezu jedes Szenario angepasst werden kann.
Wie auch immer sich Mikronetze entwickeln, Arrow steht bereit, um Innovatoren bei der Erfüllung ihrer Komponentenanforderungen zu unterstützen. Die Zukunft ist rosig, wenn wir unsere Ressourcen für eine effizientere und zuverlässigere Energieversorgung unserer Wohnungen und Gebäude nutzen.
