In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit dem Aufbau und der Funktion einer regenerativen Energieversorgung, die sich von der klassischen Energieversorgung mit fossilen Energiequellen ganz wesentlich unterscheidet.
Regenerative Energieversorgung
In vielen Fällen ist der Energiefluss von links nach rechts, von der Quelle zur Nutzung. Weil die Quelle nicht ununterbrochen Energie liefert, sondern der Energiefluss aus der Quelle gewissen Schwankungen unterworfen ist, ist ein Speicher notwendig. Dieser Speicher dient dazu, aus einem fluktuierenden Energiefluss, der vom Angebot der Quelle abhängt, einen kontinuierlichen oder einen bedarfsgerechten Energiefluss zu erzeugen. Dieser Energiefluss wird dann übertragen, um die Nutzer zu versorgen. Die Übertragung muss so aufgebaut sein, dass möglichst wenig Verluste entstehen.
Auf der Seite der Nutzer ist noch ein Speicher eingezeichnet. Dieser Speicher hat zum einen die Funktion, unerwünschte Schwankungen oder eine nicht bedarfsgerechte Versorgung der Übertragung aus der Quelle auszugleichen. Andererseits kann diese Speicher auch zur Speicherung von Energie verwenden, verwendet werden, die von der Nutzerseite kommt, also von rechts nach links fließt. Wenn dieser nutzerseitige Speicher voll ist, kann auch wieder Energie zurück über die Übertragung und auf den oder die quellenseitigen Speicher übertragen und dort eingespeist werden. Auf der Seite des Nutzers sehen wir, das er nicht nur Energie von der Versorgungsseite erhält, sondern dass er eben auch Energie erzeugen und zurück speichern kann. Im Sinne eines regenerativen Energiesystem kann jeder Nutzer gleichzeitig auch ein Energieerzeuger sein.
Die Bildergalerie zeigt beispielhaft, wie eine derartige regenerative Energieversorgung konkret aufgebaut sein kann: Zur Energieerzeugung dienen Windturbinen, die die erzeugte Energie in einen großen Speicher einspeisen. Dieser große Speicher kann zum Beispiel in Form eines Stausees realisiert werden. Die Größe dieses Speichers muss so ausgelegt sein, dass die durch den Wind erzeugte Energiemenge gespeichert werden kann und der Bedarf der Nutzer, der über die Energieübertragung eingespeist wird, gedeckt werden kann. Deswegen ist in der Regel ein sehr großer Speicher notwendig, der große Energiemengen aufnehmen kann. Dieser Speicher muss natürlich auch in der Lage sein, die Energie über eine längere Zeit zu speichern. Er darf sich also nicht von selber entladen.
Als Energieübertragung ist hier eine elektrische Überlandleitung gezeigt. Über diese elektrische Leitung kann die Energie in beide Richtungen übertragen werden. Auf der Seite des Nutzers sehen wir einen Batteriespeicher, der stellvertretend für einen kleinen Speicher steht. Es kann also die Energie aus dem Stausee über die elektrische Leitung in den Batteriespeicher übertragen werden, oder umgekehrt von dem Batteriespeicher über die elektrische Leitung in den Stausee.
Der rechts gezeigte Energiespeicher in Form der Batterie dient zu verschiedenen Zwecken. Diese Zwecke werden klar, wenn man den Endnutzer ganz rechts in Form eines Hauses mit einer Fotovoltaik-Anlage betrachtet. In erster Linie wird der Nutzer über das Energieversorgungssystem mit Energie versorgt. Dies ist durch den dickeren Pfeil von links nach rechts symbolisiert. Dieser Nutzer ist, wie bei vielen regenerativen Energieversorgungssystemen in der Lage, selbst Energie zu erzeugen. Diese selbst erzeugte Energie kann einerseits dazu verwenden, den eigenen Bedarf zu decken, andererseits kann er aber auch diese Energie in den Batteriespeicher einspeichern. Diese Einspeicherung ist in dem Überblicksbild durch den Pfeil von rechts nach links symbolisiert.
Der Nutzer ist also kein reiner Verbraucher, sondern auch eine Energiequelle, die in das gesamte Energieversorgungssystem mit einspeist. Weil die Energieerzeugung auf der Verbraucherseite nicht kontinuierlich, sondern nur zeitweise in Betrieb ist, ist der rechte kleinere Speicher, hier in Form von einer Batterie gezeigt, unbedingt notwendig. Nur mit diesem Speicher ist es möglich, die fluktuierende Energieerzeugung mit dem schwankenden Bedarf sinnvoll zu vereinbaren. Wenn der Speicher voll ist oder an anderer Stelle ein großer Bedarf besteht, kann dieser Speicher über die elektrische Übertragungsstrecke seine Energie auf einen anderen Speicher übertragen. Das ist hier durch die dünneren Pfeile von rechts nach links symbolisiert. Der kleine Speicher auf der Seite des Nutzers kann seine Energie in den großen Speicher einspeisen, der hier in Form des Stausees symbolisiert ist.
Ein regeneratives Energieversorgungssystem besteht also aus verschiedenen Komponenten, vor allen auch aus unterschiedlichen Speichern. Diese Speicher werden über die Energiequellen gespeist, sie tauschen Energie untereinander aus und versorgen in letzter Konsequenz die Nutzer. Wichtig ist zu sehen, dass die Energieerzeugung und die Speicherung nicht immer genau am gleichen Ort stattfindet, sondern räumlich getrennt ist. Außerdem ist wichtig, dass die Energieerzeugung auch nicht nur auf der linken Seite im Bild, auf der Seite der reinen Energiequelle, stattfindet, sondern dass auch der Endnutzer an der Energieerzeugung beteiligt ist.
Dieses Zusammenspiel von mehreren Energiequellen und mehreren Energiespeichern mit Übertragungen dazwischen ist typisch für eine regenerative Energieversorgung. Ohne dieses Zusammenspiel und eine entsprechende Abstimmung zwischen den unterschiedlichen Komponenten kann ein System zu regenerativen Energieversorgung nicht funktionieren.
Klassische fossile Energieversorgung
Anders ist es bei klassischen und bei fossilen Energieversorgungssystemen. Hier ergeben sich ganz wesentliche Vereinfachungen. Damit wird auch schnell klar, warum diese Art von Energieversorgungssystemen in der Vergangenheit so beliebt war.
Die Quelle, die zugleich ein Speicher ist, ist in dem Bild auf der linken Seite gezeigt. Mit dieser Quelle können wir bedarfsgerecht in die Übertragung einspeisen. Die Übertragung bringt die Energie zu unserem Nutzer auf der rechten Seite. Der Nutzer ist ein reiner Verbraucher, der selber keine Energie erzeugt. Er nutzt lediglich die Energie, um gewisse Vorgänge oder Prozesse auszuführen.
Ein typisches Beispiel für eine klassische Energieversorgung sehen wir in der Galerie, die eine Energieversorgung über den Energieträger Erdgas zeigt: Wir sehen die Erdgasquelle, in der das Erdgas gespeichert ist. Dieses Erdgas kann nach Bedarf entnommen werden und über eine Rohrleitung zum Nutzer übertragen werden. Der Nutzer kann das Erdgas zum Beispiel dafür verwenden, um auf dem Herd Speisen zu kochen. Wie man sofort erkennt, fließt die Energie immer nur von der Erdgasquelle über die Leitung zum Nutzer, also zum Beispiel zum Gasherd und niemals umgekehrt. Zwischenspeicher können eingebaut werden, um zeitweise Versorgungsengpässe zu überbrücken. Diese Zwischenspeicher sind aber für die Funktionsweise nicht grundsätzlich notwendig, sondern optional.
Wenn wir nun den Aufbau einer regenerativen und einer klassischen fossilen Energieversorgung vergleichen, dann sehen wir, dass der Aufbau der klassischen fossilen Energieversorgung wesentlich vereinfacht ist. Diese Vereinfachung führt nicht nur zu einem einfacheren technischen Aufbau, sondern auch zu einem vereinfachten Handel und einfachen Geschäftsmodellen, die ja immer mit einer Energieversorgung verknüpft sind. So ist verständlich, warum diese Herangehensweise in der Vergangenheit so beliebt war.
Dadurch, dass die Energiefluss immer von links nach rechts stattfindet, also immer von der klassischen, fossilen Energiequelle zum Nutzer, entsteht eine einseitige Abhängigkeit. Der Nutzer kann sich nicht selbst behelfen, wenn die Versorgung ausfällt. Durch Zwischenspeicher kann zwar ein zeitweiser Engpass überbrückt werden, aber das grundsätzliche Problem, dass keine Selbstversorgung stattfinden kann, bleibt immer bestehen.
Diese Sachverhalt entspricht einer Versorgung eines Patienten über einen Infusionsschlauch, der im folgenden Bild symbolisiert ist. Der Patient ist der Versorgung durch den Infusionsschlauch auf Gedeih und Verderb ausgeliefert. Er kann sich nicht selbst behelfen.
Schlussbemerkung
Wenn wir also heute auf eine regenerative Energieversorgung umstellen wollen, müssen wir unsere Begriffsbildung und die Möglichkeiten zur Beschreibung neuen technischen Möglichkeiten anpassen. Die regenerativen Energieversorgungssysteme sind komplexer aufgebaut und funktionieren nicht in der gleichen einfachen Form wie die klassischen fossilen Energieversorgungssysteme. Wir müssen lernen, mit den neuen Begriffen umzugehen und neue Geschäftsmodelle entwickeln, die diesen technischen Vorgängen gerecht werden.
In diesem Beitrag sind die Vorgänge stark vereinfacht dargestellt, um das Prinzip klar herauszuarbeiten. Natürlich sind in einer konkreten Anwendung die Zusammenhänge komplizierter. Das hier dargestellte Prinzip bleibt aber grundsätzlich bestehen.
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