Auto-Akkus, KI oder Microgrids Sechs digitale Ansätze könnten eine Energiekrise verhindern

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Auto-Akkus bekommen in der Photovoltaik eine zweite Chance und Microgrids helfen dabei, unabhängig und flexibel das Stromnetz zu unterstützen. Mit digitalen Ansätzen lässt sich eine Energiekrise möglicherweise bewältigen.

Das Thema Energie wird in den nächsten Jahren eines der wichtigsten Punkte auf der Agenda von Politik und Industrie sein. Energiesparen und mögliche längere Stromausfälle werden die Menschen in den nächsten Jahren begleiten. Deshalb ist es jetzt wichtig, mögliche Energiekrisen heute schon anzugehen. Damit werden auch die Klimaziele erreicht.

Notwendig dazu sind, die Stromnetze umzubauen – auch mit Blick auf die Elektromobilität. Lesen Sie dazu den Kommentar von Thomas Götzl von Keysight Technologies. Dazu gehören digitale Ladeinfrastrukturen und dabei neben Industrie und Gewerbe auch die privaten Haushalte mit einbeziehen.

Auto-Akkus bekommen ein zweites Leben

Die Elektromobilität ist aktuell das Thema in der Gesellschaft.. Vor allem, wenn es um die Mobilitäts- und Energiewende geht. Die EU etwa will den Verkauf von Neufahrzeugen mit Verbrennungsmotor in den nächsten Jahren schrittweise verbieten. Doch obwohl E-Autos, die mit regenerativ erzeugtem Strom als eine der nachhaltigsten Formen der Fortbewegung gelten, so ist die Herstellung der Akkus noch immer problematisch. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) glauben, dass gebrauchte Autoakkus mindestens ein Jahrzehnt lang noch als Reservespeicher für Solarstrom verwendet werden können. Dabei unterstützen sie die Stromnetze und helfen, die Kosten in Spitzenlastzeiten zu senken.

Die Akkus stellen Notstrom für kritische Infrastruktur wie Krankenhäuser bereit und ergänzen die Speicherung von Solar- und Windenergie. Laut McKinsey könnten ausrangierte Fahrzeugbatterien bis 2030 weltweit jährlich 200 Gigawattstunden an Energie speichern.

Künstliche Intelligenz im Gebäude

Mit fast einem Drittel des globalen Energieverbrauchs sind Gebäude verantwortlich. Im Jahr 2050 werden Neubauten nur einen geringen Teil ausmachen. Die Energieoptimierung in bestehenden Gebäuden hat hingegen Priorität. Bestandsgebäude werden mit KI- und IoT-gestützter Nachrüsttechnik effizienter. Der Zugang zu besseren Daten, moderne Baumethoden und ein „digitaler Mindset“ könnten eine Revolution bei der Gebäudenachrüstung auslösen.

Dazu gehört der Einsatz digitaler Vermessungstechniken, wie Fotos mithilfe von Drohnen, um schnell 3D-Gebäudemodelle zu erstellen. IoT-Anwendungen können den Gebäudebetrieb durch ein zentralisiertes, cloudbasiertes Modell ersetzen. Damit ist ein umfassender Überblick über alle Systeme möglich. Ein Beispiel ist das Empire State Building in New York. Hier wurde mit drahtloser Sensortechnik Kühlung, Strom, Raumtemperatur und Luftqualität gesteuert. Das Gebäude gilt heute als Musterbeispiel für eine Gebäudenachrüstung, genauso wie der so genannte HVB-Tower in München.

Unabhängig und flexibel mit Microgrids

Energie zu sparen und sie effizient zu nutzen ist sowohl für private Haushalte als auch für große Unternehmen ein wichtiger Baustein für den Klimaschutz. Für die Netze selbst ist die schwankende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien eines der größten Probleme der Energiewende. Zum Einsatz sollen Microgrids kommen. Dabei handelt es sich um kleine lokale Stromnetze. Sie haben nicht nur in Notfällen ein großes Potenzial.

Ihr Vorteil: Sie arbeiten unabhängig, sind flexibel und können die Stabilität des Netzes erhöhen. Microgrids können überschüssigen Strom schon auf der kleinsten lokalen Ebene flexibler und effizienter managen und Schwankungen ausgleichen helfen. In San Diego gibt es bereits Microgrids im Hafen, im Zoo und in zwei Militärbasen. Und die Stadt plant acht weitere Microgrids für städtische Einrichtungen, einschließlich Solaranlagen, Speicher und Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Damit die einzelnen Komponenten eines Microgrids aktiv und intelligent agieren, ist die reibungslose Vernetzung untereinander und mit der Umgebung essenziell. Viele Hochschulen und Unternehmen wie Nokia forschen deshalb intensiv an diesem Thema.

Digitale Zwillinge helfen, Netz zu entwickeln und zu warten

Digitale Zwillinge liefern präzise Informationen, um Entscheidungen zu verbessern. Als digitales Abbild der Realität helfen sie Menschen dabei zu verstehen, wie ein Unternehmen oder eine Stadt Energie verbraucht und wo Verbesserungen vorgenommen werden können. Digitale Zwillinge können die Entwicklung und Wartung intelligenter Netze ermöglichen. Auch IoT-Sensoren können die digitalen Abbilder physischer Gegebenheiten nutzen, um Straßen und Gebäude zu verwalten und die Energieversorgung so effizient wie möglich zu gestalten.

Auch Städte und Metropolregionen arbeiten deshalb seit einiger Zeit an digitalen Zwillingen für die künftige Stadtentwicklung, darunter Tel Aviv oder München.

Stromversorgung in großen Häfen

In den großen Häfen der Welt ändert sich die Stromversorgung der Schiffe und des Gütertransports. Durch neue Stromsysteme an Land können Schiffe ihre Hilfsdieselmotoren abschalten und sich an das Stromnetz anschließen. Intelligente Hafeninfrastrukturen, von vernetzten Schiffen bis hin zur Vorhersage von Wasser- und Wetterbedingungen, tragen ebenfalls zum Wandel bei. Eine weitere Vision: Um die Güter vom Hafen über Land zu transportieren, sind elektrische Straßensysteme ein möglicher Weg zur Dekarbonisierung des Güterverkehrs.

Mit Überlandleitungen auf Autobahnen und einer stationären Ladeeinrichtungen würden solche Systeme dazu führen, dass Lkw deutlich weniger Energie verbrauchen und sich der Abschied vom Diesel beschleunigt. Auch mit dem grünen Wasserstoff sind beim Lkw-Verkehr große Hoffnungen verbunden, um die Emissionen im Verkehrssektor zu reduzieren.

Sonnenenergie aus dem Weltraum

Wir bauen einen Satelliten, der Sonnenenergie auffangen und auf die Erde schicken kann? Klingt nach Science Fiction? Ein bisschen vielleicht, aber Forscher der ESA glauben, dass weltraumgestützte Solarenergie langfristig Energieprobleme lösen kann. Die technischen Hürden sind dabei immens, darunter die Montage im Weltraum mit Robotern, hocheffiziente Photovoltaik, Hochleistungselektronik und Funktechnik.

Auch die die Auswirkungen von Mikrowellen auf die Gesundheit von Mensch und Tier sind zu untersuchen. Auch wenn es noch am Anfang steht, kommt das ESA-Projekt Solaris zu einer Zeit, in der das weltweite Interesse an weltraumgestützter Solarenergie groß ist: Das Vereinigte Königreich hat seine Space Energy Initiative ins Leben gerufen. Die USA, China und Japan bereiten Tests in der Erdumlaufbahn vor. Dann wird sich zeigen, ob die weltraumgestützte Solarenergie als saubere Energiequelle dabei helfen kann, eine Menschheitsaufgabe zu lösen.

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