Hybridisierung

Die Zukunft der Energie liegt in effektiver Speicherung

Der weltweite Energiebedarf steigt exponentiell, und es gibt viele Wege, um ihn zu decken. Stetig und ziemlich schnell diversifiziert die Welt ihre Hauptenergiequellen. Der kollektive Umstieg von fossilen Brennstoffen wie Öl und Kohle über Erdgas und Atomkraft hin zu erneuerbaren Quellen, die von den Launen des Wetters abhängig sind, hat zur Folge, dass wir uns zunehmend mit den Lücken befassen müssen, wenn das Verhältnis zwischen Energieangebot und -nachfrage aus dem Gleichgewicht gerät.

Der Energieverbrauch wird bis 2035 voraussichtlich um ein Drittel steigen. Zur Bewältigung der daraus entstehende Herausforderung – der Abstimmung des Angebots auf die Nachfrage – müssen wir die besten Technologien nutzen, die bei Erzeugung, Verteilung und Energieeffizienz beim Verbrauch zur Verfügung stehen. Die Lösungen, die wir brauchen, gibt es schon heute. Es besteht ein enormes Potenzial für die Einführung energieeffizienter Technologien: 63 % des Energieeinsparpotenzials entfällt auf die Bereiche Industrie und Gebäude. 90 % der Gebäude in der EU sind allerdings noch nicht energetisch saniert. Gleichzeitig gibt es Belege für einen jährlichen Anstieg des BIP um 1 % als direkte Folge der Einführung energieeffizienter Maßnahmen.

„Mit dem Aufstieg erneuerbarer Energien in großen Teilen der Welt wird das Verständnis für und die Regelung von Flexibilität zu einem Grundpfeiler der Energiemärkte."
Internationale Energieagentur, 2017

In den Vereinigten Staaten sind die Energieverluste im Stromübertragungs- und -verteilungssystem seit 1980 um mehr als 25 % gesunken. Es wird vorausgesagt, dass bis 2050 der kollektive Energieverbrauch im Vergleich zu aktuellen Prognosen um 40-60 % sinkt.

Um dem schnell steigenden Energiebedarf zu begegnen, verfolgen südostasiatische Länder zunehmend eine energieeffiziente Politik und haben sich zusätzlich zu den nationalen Zielen in einigen Ländern auf ein gemeinsames Effizienzziel geeinigt, nämlich die Verringerung des Energieverbrauchs um 30 % bis 2025 gegenüber dem Niveau von 2005.

Im Jahr 2017 legt der weltweite Markt für Energiespeicherung im Bereich neu angebotener Speicherkapazitäten im Vergleich zum Rekordjahr 2016 voraussichtlich noch einmal um 47 % zu. So treiben Markterfordernisse die verstärkte Nutzung bestehender Lösungen ebenso voran, wie die Entwicklung neuer Technologien.

Rapide Dezentralisierung, Digitalisierung und Elektrifizierung

Rapide Dezentralisierung, Digitalisierung und Elektrifizierung

Der zunehmende Einfluss erneuerbarer Energien hat zur Folge, dass sich das Energiesystem rapide weiterentwickelt, um Raum für Dezentralisierung zu schaffen. 

Dezentralisierung: Mit einer zunehmend dezentral aufgestellten Energieerzeugung direkt beim oder in der Nähe des Kunden versuchen Energieanbieter, den sich stets ändernden Anforderungen von Angebot und Nachfrage so weit wie möglich gerecht zu werden. Die zum Erreichen eines Gleichgewichts wesentlichen Technologien sind verteilte Speicherung, Mikro-Netze, Anpassung gemäß Nachfrage und Energieeffizienzmaßnahmen. 

Entsprechend entwickeln sich intelligente Systeme, um ein Gleichgewicht im Versorgungsnetz sowie die Verbindung zwischen lokaler Energieerzeugung und lokalem Verbrauch herzustellen und dabei Überschüsse und Defizite auszugleichen. Die Digitalisierung trägt entscheidend zur Förderung des Wachstums dezentraler Energiesysteme bei, da sie eine offene und automatisierte Echtzeit-Kommunikation ermöglicht. Wir werden zunehmend intelligente Verbrauchsmessung, Fern-Betrieb und Automatisierungssysteme einsetzen. Über die Messgeräte hinaus werden uns Optimierungs- und Sammelplattformen sowie intelligente Anwendungen und Geräte noch stärker vernetzen.

Die beschleunigte Elektrifizierung vieler Anwendungen, die traditionell mit fossilen Energieträgern betrieben werden, ist entscheidend für die langfristigen CO2-Ziele und wird zu einer wichtigen verteilten Ressource. Wir werden uns zunehmend auf Elektrofahrzeuge, intelligentes Laden und Wärmepumpen umstellen, welche wiederum für lokal erzeugten Strom bereitstehen.

Revolutionierung des Elektrizitätssystems

Revolutionierung des Elektrizitätssystems

Die drei Trends Dezentralisierung, Digitalisierung und Elektrifizierung haben das Potenzial zur Revolutionierung des konventionellen Elektrizitätssystems. Dabei verstärken sie sich gegenseitig in einem positiven Kreislauf. Weiterhin wird das Potenzial zur Revolutionierung durch exponentiell sinkende Energiekosten, innovative Geschäftsmodelle und eine geringe Auslastung des Stromnetzes begünstigt.

Hybrid-Lösungen bieten die Flexibilität, die wir brauchen

Hybrid-Lösungen bieten die Flexibilität, die wir brauchen

Hybridisierung in Form von Energiespeicherung ist eine der führenden neuen Technologien und entwickelt sich im Eiltempo zum Megatrend. Energiespeicherung bietet uns flexible Möglichkeiten, um Angebot und Nachfrage aufeinander abzustimmen, indem sie Differenzen zwischen Stromerzeugung und -verbrauch sowie Ausfälle überbrückt und Spitzenlasten abfängt.

Unter Einsatz von Grid-Edge-Technologien und -Diensten werden Verbraucher im Energiesystem der Zukunft Strom erzeugen, verbrauchen, speichern und verkaufen.

Erzeugen, verbrauchen, speichern und verkaufen

Erzeugen, verbrauchen, speichern und verkaufen

Für Kunden im Energiesystem der Zukunft kann Energiespeicherung die Schwierigkeiten der Unvorhersagbarkeit eliminieren, zu denen u. a. Wetterbedingungen (bei erneuerbaren Energiequellen) und der Bedarf industrieller Kunden (mit inhärenten Änderungen bei Nachfragespitzen) gehören. Und genau hier setzt die Hybridisierung an.

Hybridisierung auf einen Blick

Hybridisierung auf einen Blick

Einfach und allgemein gefasst, lässt sich ein Hybridantrieb als ein beliebiges System definieren, bei dem zwei oder mehr Energiequellen gemeinsam eine Antriebsaufgabe erfüllen sollen. Spricht man von Hybridisierung, so denken die meisten Menschen zuerst an Hybridfahrzeuge, bei denen eine Kombination aus konventionellem Verbrennungsmotor und einem zusätzlichen Elektroantriebssystem einen Hybridantrieb bildet. Die Vorteile der Hybridisierung bestehen in diesem Fall in Kraftstoffeinsparungen, Leistungsverbesserungen und verringerten Emissionen. 

Hybridlösungen kommen zumeist aus mindestens einem der folgenden Gründe zum Einsatz: 
zur

  • Verringerung oder Vermeidung von Anlagekosten (CAPEX) 
  • Vermeidung einer Überdimensionierung von Systemen 
  • Aufschieben von Investitionen in die Infrastruktur 
  • Unterstützung lokalisierter Energieerzeugung 
  • Vorbeugung von Energieinstabilität 
  • Unterstützung der Integration erneuerbarer Energiequellen in die Netzinfrastruktur 

Erzeugt ein System zu viel Energie, kann das Hybridsystem die überschüssige Energie direkt in den Speicher leiten. Bei hoher Nachfrage lässt sich das Speichermedium als zusätzliche Energiequelle nutzen.

  • Senken der Betriebskosten (OPEX) 
  • Verbessern der Anlageneffizienz 
  • Steigern der Anlagenverfügbarkeit 

Hybridsysteme können die Anlageneffizienz steigern und Netzausfälle aufgrund von Problemen mit der Qualität des Versorgungsnetzes verhindern.

  • Verringern der Ausfallzeiten der Anlage durch Verbesserung der Stabilität im Fall von Problemen mit der Qualität des Versorgungsnetzes
Wichtige Vorteile der Energiespeicherung

Wichtige Vorteile der Energiespeicherung

Es ist davon auszugehen, dass die Hybridisierung von Anlagen in allen Bereichen, von gewerblichen und industriellen bis hin zu maritimen Anwendungen, auch weiterhin stark zunehmen wird. Insbesondere die sinkenden Kosten für Batterien bei zunehmender Energiedichte begünstigen dies.

Wenn Sie Ihre Prozesse mit Hybridisierung ausstatten möchten, kann Ihnen Danfoss Drives dabei helfen, einen Energiespeicher in eine Anlage zu integrieren. Wir bieten persönliche Unterstützung und vieles mehr, um Ihnen dort, wo es bei ihren eigenen Anwendungen wichtig ist, zu einem besseren Verständnis für Hybridisierung zu verhelfen. So möchten wir Sie u. a. einladen, an einem unserer Webinare teilzunehmen.

Die Stadt Amsterdam rund um die Uhr versorgen

Die Stadt Amsterdam rund um die Uhr versorgen

Ein bemerkenswertes Projekt für neu gebaute Fähren in Amsterdam mit Elektro-/Batteriehybridantrieb. Danfoss Drives hat das Projekt mit technischen Leistungen, Prüfungen und Produkten unterstützt.

Danfoss Drives Energiespeicherlösungen

Danfoss Drives Energiespeicherlösungen

Energiespeicherung wird häufig als Schlüsselfaktor für die Integration erneuerbarer Energien in die Energieerzeugung genannt. Danfoss erweitert die Zielsetzung bei der Energiespeicherung. Das Unternehmen entwickelt Lösungen, die neben der Speicherung auch gleichzeitig auf die Optimierung des Energieverbrauchs abzielen. Durch die Ausstattung von Maschinen und gesamten Prozessen mit Lösungen zur Energiespeicherung lassen sich die Qualität der Netzversorgung sowie die Leistung und Gesamteffizienz deutlich verbessern.

Das Energiesystem der Zukunft wird dem Netz zusätzliche Aufgaben abverlangen und viele Kundentechnologien integrieren. Danfoss Drives bietet Produkte, technische Leistungen und Prüflösungen für die Energiespeicherung bei diversen Hybridisierungsanwendungen an, wie die Glättung von Lastspitzen, Schwarzstartfähigkeit, Notstromversorgung und zeitversetzte Abgabe in zahlreichen Branchen:

Integration von erneuerbaren Energiequellen

  • Vorhersage von erzeugten Energiemengen
  • Abfangen von Lastspitzen
  • Zeitliche Verschiebung der Energieerzeugung

Stabilität des Versorgungsnetzes – zusätzliche Services

  • Frequenzregelung/Trägheitsemulation
  • Rotierende Speicher
  • Überlast-Fähigkeit/Boosting
  • Schnelle Starts/Reaktionen

Mikro-Netze

  • Spitzenlastausgleich auf Ebene der Umspannwerke
  • Notstromversorgung im Fall von Störungen

Wirkungsgrad

  • Optimierung der Energieerzeugung in Verbindung mit Diesel- und LNG-Generatoren
  • Optimierung des Energieverbrauchs von Lasten in maritimen Umgebungen
  • Saubere Energie in Häfen

Ökologie

  • Saubere Energie in Häfen
  • Zeitliche Verschiebung der Nutzung, Integration von erneuerbaren Energien

Verfügbarkeit von Strom

  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Telekommunikation, Flughäfen und Krankenhäuser

Hochbau und Bergbau

  • Regionale Energieerzeugung, typischerweise Dieselaggregate, Betriebsoptimierung durch Batterien 
  • Maschinenhybridisierung 

Antriebsprodukte für die Hybridisierung

  • VACON® NXP DC/DC-Umrichter
    VACON® NXP DC/DC-Umrichter

    Mit seinem weiten Eingangsspannungsbereich ermöglicht der VACON® NXP DC/DC-Konverter in Anwendungen eine einfache Anpassung der Speicherspannung an ein Common DC Bussystem. Er lässt sich sowohl mit flüssigkeitsgekühlten wie auch mit luftgekühlten VACON® NXP-Antriebsmodulen realisieren.

  • VACON® NXP Grid Converter
    VACON® NXP Grid Converter

    Der VACON® NXP Grid Converter ist eine alternative Lösung für die Energieversorgung auf Schiffen, die eine wichtige Rolle bei der Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Verbesserung des Wirkungsgrads spielt. Er kann in der Stromversorgung für Schiffsmotoren und die Stromversorgung in Häfen eingesetzt werden, um die gesetzlichen Vorgaben sowie die Anforderungen der Hafenbehörden zu erfüllen.