Supergrid

Ökostrom könnte künftig aus Afrika kommen

Ein sogenannter Supergrid könnte künftig Solarstrom von Afrika nach Europa transportieren. Das Fraunhofer ISE erforscht Möglichkeiten, Strom aus Erneuerbaren über tausende Kilometer zu transportieren. Das funktioniert aber nur, wenn der Strom möglichst ohne Verluste verteilt und gespeichert werden kann.

Solarenergie© gunnar3000 / Fotolia.com

Freiburg (red) - In Ouarzazate (Marokko) entsteht das größte Solarkraftwerk Nordafrikas. Bereits 2016 soll dort günstiger und emissionsfreier Strom für eine halbe Million Menschen produziert werden. Zukünftig könnten Projekte wie Ouarzazate auch Strom für Europa liefern. Um Strom von Kontinent zu Kontinent zu transportieren, ist ein zuverlässiger Netzverbund auch vor Ort Voraussetzung.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht gemeinsam mit weiteren Fraunhofer-Instituten an verschiedenen Aspekten eines sogenannten "Supergrid". Dabei handelt es sich um Systeme, die elektrische Energie nicht nur erzeugen, sondern auch speichern und verteilen können. Mit Hilfe eines Energiesystemmodells (RESlion) erfolgt die Standortsuche für neue Kraftwerke unter Berücksichtigung aller existierenden Erzeugungs- und Speichersysteme sowie der Netzinfrastruktur.

Solarstrom aus Afrika

Den Ergebnissen aus den Modelluntersuchungen nach eignen sich Photovoltaik-Anlagen (PV) in Nordafrika, die verbrauchsnah installiert sind, am besten, berichtet das Fraunhofer-Institut. Solarthermische-Kraftwerke (Concentrated Solar Power/CSP) kommen vor allem dort zum Zug, wo es um große thermische Speicherkapazitäten zur Sicherung der Systemstabilität im Netzverbund geht. "Es ist wichtig, dass wir planbar Strom aus erneuerbaren Quellen erhalten. Strom aus Nordafrika kann z. B. Lücken in der europäischen Stromerzeugung durch erneuerbare Energien füllen. Strombedarf und -überschuss standortübergreifend auszugleichen, das ist einer der Leitgedanken des Supergrid", so Dr. Werner Platzer, Bereichsleiter Solarthermie und Optik am Fraunhofer ISE und Koordinator im Projekt "Supergrid".

Effizientere Kraftwerke durch optimierte Speicher

Im Unterschied zu anderen Kraftwerken auf Basis erneuerbarer Energien können solarthermische Kraftwerke kostengünstig und regelbar Strom liefern, so das ISE. Das geschieht mittels thermischer Wärmespeicher, die Wärme in Zeiten von Überproduktion zwischenspeichern und bei Bedarf in einer Dampfturbine in Strom umwandeln. Am Fraunhofer ISE werden in Simulationen unterschiedliche Konzepte in Hinblick auf Eingliederung und Verbesserung von thermischen Speichern untersucht und bewertet. Die unterschiedlichen Kraftwerkskonzepte unterscheiden sich nicht nur optisch, sondern auch im verwendeten Wärmeträgermedium.

Schnittstellen bedeuten Verluste

Auch der Transport von Strom im Supergrid bietet Optimierungspotenzial. Regenerative Großkraftwerke oder regionale Verbünde von Kraftwerken sind häufig über große Flächen verstreut. In einem solchen Energiesystem ist es sinnvoll, wenn nicht jedes Kraftwerk direkt in den Netzverbund einspeist und eingesetzte Wandler möglichst effizient sind. Denn mit jeder Schnittstelle zwischen Erzeuger, Netz und Verbraucher steigen die Übertragungsverluste und die Kosten für das gesamte Netz.

Effizienter Gleichstromwandler

Deshalb ist es zielführend, den Strom mehrerer Kraftwerke zunächst in einem lokalen Gleichstromnetz in der Mittelspannung zu bündeln und gegebenenfalls in Batterien zu speichern. Anschließend wird der Strom an zentraler Stelle in ein Hochspannungsnetz zum Weitertransport eingespeist. Hocheffizienter Leistungselektronik kommt an solchen Schnittstellen eine wichtige Rolle zu. Das Fraunhofer ISE entwickelt daher einen Prototyp eines kompakten, hocheffizienten Gleichstromwandlers (DC/DC).