Nachrüstungen und erneuerbare Energien können zu einem intelligenteren, nachhaltigeren Stromnetz beitragen
Angesichts des zunehmenden Drucks, ihre CO2-Bilanz zu reduzieren, um einen folgenschweren Klimawandel abzuwenden, erwägen viele Branchen eine komplette Revision ihrer bestehenden Infrastruktur. Die gute Nachricht für erneuerbare und elektrifizierte Anlagen ist, dass es derzeit technologische Innovationen gibt, mit denen die bestehende Infrastruktur umgestaltet werden kann, um den Betrieb erheblich zu verbessern und Verschwendung zu reduzieren. Diese Schritte mögen zunächst klein erscheinen, aber schrittweise Änderungen, die im Laufe der Zeit und an mehreren Standorten durchgeführt werden, können sich als transformativ erweisen.
Einem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge erfordert das Erreichen von Netto-Null-Emissionen bis 2050, wie im Pariser Abkommen von 2015 vorgesehen, nicht nur den massiven Einsatz sauberer Energiesysteme, sondern auch einen „großen weltweiten Einsatz zur Steigerung der Energieeffizienz“. Ziel ist es, die „Energieintensität“ so zu erhöhen, dass der Gesamtenergieverbrauch im Jahr 2050 – wenn voraussichtlich 2 Milliarden Menschen mehr auf der Erde leben werden als heute – um 8 % unter dem heutigen Niveau liegt.
Wie es im IEA-Bericht heißt, „leisten erneuerbare Energien und Elektrifizierung den größten Beitrag zur Emissionsreduzierung. Aber es ist eine Vielzahl von Maßnahmen und Technologien erforderlich, um Netto-Null-Emissionen zu erreichen“.
Mit anderen Worten: Es gibt nicht eine Lösung für alles. Kohlenstoffabscheidung und grüne Wasserstofftechnologie haben zwar vielversprechende Innovationen hervorgebracht, werden aber möglicherweise erst in einigen Jahren skalierbar sein. Wir verfügen jedoch bereits über viele Technologien, die die Entwicklung neuer Energiequellen beschleunigen können – von Wasser- und Windkraft bis hin zu Biomasse.
Reduzierung, Wiederverwendung, Nachrüstung: Effizienz in bestehenden Kraftwerken steigern
Die gute Nachricht ist, dass bestehende Energieinfrastruktur modernisiert werden kann, um enorme Effizienzverbesserungen zu erzielen. Die Technologie unterstützt Kunden dabei, auf die Notwendigkeit einer zuverlässigen und kostengünstigen Integration erneuerbarer Energien in das Netz zu reagieren.
Der rasche Ausbau der Wind- und Solarenergieerzeugung in vielen Märkten hat zu Problemen mit der Anbindung an die bestehenden Stromnetze geführt. Intelligente Netztechnologien können eingesetzt werden, um die Integration erneuerbarer Energien in bestehende Stromnetze zu verbessern und so die mit Wind und Sonne verbundenen Schwankungen auszugleichen und gleichzeitig die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.
Das Salt River Projekt in Arizona verlässt sich auf die intelligenten Netzlösungen von Emerson, um die schnell wachsende dezentrale Energieerzeugung durch Sonnenkollektoren, Windturbinen und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zu integrieren und den bidirektionalen Stromfluss zu bewältigen. So kann eine zuverlässige und zunehmend saubere Energieversorgung für 1 Million Kunden gewährleistet werden.
Im ländlichen Norden von Alaska betreibt Golden Valley Electric Association (GVEA) mit Eva Creek den größten Windpark dieses US-Bundesstaates unter härtesten Witterungsbedingungen. Mithilfe nachhaltiger Netzlösungen von Emerson konnte der Energieversorger durch genauere Prognosen und effizientere Stromlieferung die Gemeinden, die an vorderster Front vom Klimawandel betroffen sind, zuverlässig mit preiswertem Strom aus erneuerbaren Energien versorgen.
„Emerson ist ein wichtiger Partner in unserer Zielsetzung, unseren Kunden im Norden Alaskas den Zugang zu sauberer Energie zu erleichtern“, sagt Frank Perkins, GVEA Vice President of Power Supply. „Unsere Investition in eine gemeinsam genutzte Automatisierungsplattform hilft uns, mehr erneuerbare Energie effizient einzubinden und unsere CO2-Bilanz zu minimieren.“
„GVEA ist mit seinen technologischen Upgrades gut positioniert, um den Betrieb des gesamten Stromnetzes von der Energieerzeugung bis zum Messsystem zu optimieren“, so Bob Yeager, Präsident des Geschäftsbereichs Power and Water Solutions von Emerson.
Nachrüstung von Windkraftanlagen
Neben intelligenten Netzlösungen können Windparkbesitzer und -betreiber durch die Modernisierung der Steuerungs- und Optimierungssoftware für Windturbinen den Betrieb von Windkraftanlagen digitalisieren und die jährliche Energieproduktion steigern.
Gegenwärtig haben Windkraftanlagen eine geschätzte Lebensdauer von ungefähr 20 Jahren, in Abhängigkeit von den Windverhältnissen, denen sie ausgesetzt sind. Turbinen an entlegeneren Standorten und unter raueren Bedingungen verursachen höhere Betriebs- und Wartungskosten, die mit deren zunehmendem Alter bis zu 35 % der jährlichen Kosten ausmachen können. Für die meisten Windkraftbetreiber ist es heutzutage schwierig, den anstehenden Wartungsbedarf vorherzusagen, da es ihnen an neueren Automatisierungssystemen mangelt, die detaillierte Daten zur Erstellung anlagenspezifischer Wartungspläne liefern.
Die Nachrüstung älterer Windturbinen mit neuen Technologien ist eine schnelle, sichere und kosteneffektive Option, deren Lebensdauer zu verlängern, die Leistung zu optimieren und die Betriebs- und Wartungskosten zu senken. Nachrüstungsstrategien können auf diese Herausforderungen zugeschnitten werden, wobei die Entwürfe je nach Faktoren wie Umgebung, Windgeschwindigkeit, Topografie oder Meeresbodengeografie variieren. Durch die Modernisierung von Windturbinen- oder Windenergieparktechnologie und -software erhalten Eigentümer und Betreiber bessere Einblicke in den Zustand und die Optimierungsmöglichkeiten von Anlagen, wodurch sie mehr sehen, mehr sparen und mehr produzieren können. Und durch die Verlängerung der Lebensdauer bestehender Turbinen können Eigentümer und Betreiber die Energieerzeugung und -einnahmen erhöhen, was nur einen Bruchteil der Investitionskosten für neue Turbinen verursacht.
Das digitale Transformationsprojekt von Emerson für GVEA erhöhte die Zuverlässigkeit der Windturbinen von Eva Creek und trug zu einer Reduzierung der Betriebs- und Wartungskosten um 65 % bei.
Nachrüstung von Wasserkraftanlagen
In vielen Teilen der Welt sind Wasserkraftwerke das Herzstück der Gemeinden – nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch zur Bereitstellung von Trinkwasser, zur Bewässerung und für Erholungszwecke. Nach Angaben der IEA ist die Waserkrafterzeugung nach wie vor die größte Quelle für erneuerbaren Strom.
Einige der Wasserkraftwerke sind über 100 Jahre alt, können jedoch mit Systemen zur Überwachung und Verbesserung von Turbinenregelung, Teichregelung, Energiemanagement und Anlagenschutz nachgerüstet werden. Das Ergebnis: weniger Abschaltungen, schnellere Inbetriebnahme und effizienterer Anlagenbetrieb.
Ein solch großes Modernisierungsprojekt ist der 40 Jahre alte Salto Grande Hydroelectric Complex, ein 1 890 Megawatt-Kraftwerk am Mittellauf des Uruguay-Flusses, der Uruguay von Argentinien trennt. In der ersten Phase des 960 Millionen USD teuren und auf 30 Jahre angelegten Projekts wird die Technologie von Emerson installiert, um die Regelung und Überwachung der 14 Wasserkraftturbinen des Staudamms zu verbessern.
Von Kohle zu Biomasse
Weltweit werden Kohlekraftwerke in Biomassekraftwerke umgewandelt, die sauberere Energie liefern. Die integrierte Technologieplattform von Emerson, die alle Anwendungen, einschließlich Turbinen-, Kessel-, Brennstoffhandhabungs- und Anlagenperipherieprozesse in Kombination mit Projektsicherheitsmethoden steuert und überwacht, unterstützt diese neuen Projekte, damit sie innerhalb des Budgets und Zeitplans in Betrieb gehen können.
Der Betrieb von Biomassekraftwerken ist schwierig, da der Feuchtegehalt von Biomassebrennstoffen manchmal variiert, was sich negativ auf die Anlagenleistung auswirken kann. Die Ovation Technologie von Emerson überwacht kontinuierlich den Brennstoff auf seinen Feuchtigkeitsgehalt und passt die Verbrennungsluft nach Bedarf an, um die Anlageneffizienz zu optimieren und die Wartungskosten zu reduzieren.
Emerson hat EPH Lynemouth Power dabei unterstützt, sein 44 Jahre altes Kohlekraftwerk auf eine neue Anlage umzustellen, die mit Holzabfällen befeuert wird. Nach der Fertigstellung lieferte die Anlage bis zu 390 Megawatt Strom aus kohlenstoffarmer Produktion in das nationale Netz.
Außerdem wurde Emerson vom französischen Energieversorger Albioma ausgewählt, um seine kohlebefeuerte Anlage Bios Rouge auf 100 % erneuerbare Energie umzurüsten. Die Umrüstung der 108 Megawatt-Anlage wird die Treibhausgasemissionen um ca. 640 000 Tonnen CO₂-Äquivalente pro Jahr senken, was im Vergleich zum aktuellen Betriebsniveau einer Senkung der direkten Emissionen um 84 % entspricht.
Was rettet uns vor dem Klimawandel? Manch einer hofft vielleicht auf eine Superkraft oder einen Superhelden, der uns vor uns selbst rettet. Aber die Realität ist, dass wir uns selbst retten müssen – und damit sofort beginnen sollten. Dazu müssen wir in kleinen Schritten praktisch alle unsere Tätigkeiten verbessern, um tagtäglich Unterschiede zu schaffen, die von Nutzen sind.