Neue Technologien für die Energiewende

Unternehmen können stark von der Umstellung auf erneuerbare Energie profitieren. Der technische Fortschritt macht die Nutzung immer effektiver. So werden Firmen auch unabhängig von Preisschwankungen und entgegen den steigenden CO₂-Kosten.

Die Energiewende ist in Deutschland inzwischen weit vorangeschritten und unumkehrbar. Doch noch immer leidet sie an einem Problem: Volatilität, also die unvorhersehbare, wetterbedingte schwankende Erzeugung von Wind- und Sonnenstrom. Sie ist das zentrale Nadelöhr der Energiewende. Aber technische Neuerungen wirken zunehmend als Treiber auf dem Weg in die fossilfreie Zukunft der Energieversorgung. Und damit nützen sie nicht nur der Umwelt und dem Klima, sondern schützen die Unternehmen, die auf Erneuerbare umstellen, vor steigenden CO₂-Kosten und hohen Strompreisen.

Smart Grids und Künstliche Intelligenz beispielsweise sorgen dafür, dass Stromerzeuger, Speicher und Verbraucher intelligent verknüpft werden. Die Netzsteuerung passt die Lasten automatisch an die aktuelle Wind- und Sonnenlage an, um Überlastungen zu vermeiden.

Apropos Speicher: An dieser Stelle sind die technologischen Fortschritte eminent wichtig. Neue Großbatterien speichern überschüssigen Strom aus Solar- und Windenergie, um die Energie dann abzugeben, wenn sie gebraucht wird. Natrium-Ionen-Batterien ersetzen teures und knappes Lithium durch Kochsalz (Natrium). Dadurch werden sie deutlich günstiger und zudem sicherer, da die Brandgefahr durch Überhitzung entfällt. Zudem kommen sie ohne Kobalt und Nickel aus. Aufgrund ihrer inzwischen deutlich verbesserten Energiedichte eignen sie sich perfekt als stationäre Netzspeicher.

Für eine Langzeitspeicherung bieten sich Eisen-Luft-Batterien an. Sie basieren auf dem gezielten „Rosten“ und „Entrosten“ von Eisen und können daher Energie über Tage hinweg extrem günstig speichern, da Eisen billig und im Überfluss vorhanden ist.

Bei Flüssigbatterien wiederum wird die Energie in flüssigen Elektrolyttanks gespeichert. Technische Fortschritte erlauben mittlerweile Megawatt-Leistungen für ganze Wohnquartiere. Und bei Feststoffbatterien wird der flüssige Elektrolyt durch ein festes Material wie Keramik oder Polymer ersetzt. Dadurch erhöht sich die Energiedichte stark; die Ladezeiten werden verkürzt.

Ebenso könnte in Zukunft grüner Wasserstoff als Langzeitspeicher für saisonale Schwankungen dienen. Er ist ein klimaneutraler Energieträger, der per Wasserelektrolyse aus Wasser gewonnen wird. Dafür kommt ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind oder Sonne zum Einsatz. Grüner Wasserstoff hilft dabei, überschüssigen Ökostrom zu speichern und Dunkelflauten auszugleichen. Seine Nutzung ist allerdings derzeit noch mit großen Herausforderungen verbunden: Die Erzeugung ist teuer und das Angebot knapp. Zudem bremsen strenge regulatorische Vorgaben der EU den Hochlauf aus. Fachleute erwarten, dass grüner Wasserstoff aufgrund der Kosten in Zukunft eine Option für energieintensive Branchen wie die Stahl- und Chemiebranche sein wird.

Gerne mal übersehen werden andere Verbesserungen wie ein effektiveres Materialdesign, zum Beispiel Perowskit-Tandem-Solarzellen. Dabei handelt es sich um hocheffiziente Photovoltaik-Module, bei denen eine lichtabsorbierende Schicht aus einem Perowskit-Kristall mit einer herkömmlichen Solarzelle (meist aus Silizium) kombiniert wird. Wenn zwei unterschiedliche Materialien gestapelt werden, wird das Sonnenspektrum deutlich besser ausgenutzt. So kann – bisher im Labor – ein Wirkungsgrad von mehr als 30 Prozent erzielt werden.

Auch neue, leistungsstärkere Turbinen, durch deren Einsatz der Wirkungsgrad pro Quadratfläche stetig ansteigt, bieten Vorteile. Und durch die Kopplung der Sektoren werden E-Mobilität, Wärmepumpen und industrielle Prozesswärme direkt an das grüne Stromnetz angebunden. Somit nutzen Verkehr und Gebäudebereich denselben CO₂-freien Strommix. Ein Vorteil: Wenn Wind- und Solaranlagen mehr Strom produzieren, als das Stromnetz aufnehmen kann, muss dieser nicht wie im Fall getrennter Sektoren ungenutzt bleiben. Er kann über Power-to-Heat wie zum Beispiel Wärmepumpen und Großbrennstoffe in den Wärmesektor oder über Power-to-Gas direkt in die Industrie und den Verkehr geleitet werden.

Grüne Energie ist zudem die effektivste Möglichkeit, verpflichtende Nachhaltigkeitsanforderungen zu erfüllen.

Für Unternehmen, die auf erneuerbare Energien umstellen, haben solche technischen Neuerungen enorme Vorteile. Sie profitieren einmal von günstigeren Stromgestehungskosten, denn Strom aus Photovoltaik und Windkraft ist schließlich in der Erzeugung in den meisten Fällen deutlich preiswerter als der herkömmliche Strom aus dem Netz. Verfügt ein Unternehmen über eine eigene PV-Anlage, ist es zudem nicht mehr von den Preisschwankungen beim Strom aus fossilen Energieträgern abhängig. Das Gleiche gilt, wenn es langfristige Stromlieferverträge, sogenannte Power Purchase Agreements, abschließt. Und nicht zuletzt sind Unternehmen gegen steigende CO₂-Kosten gefeit, denn der CO₂-Ausstoß wird durch den Emissionshandel kontinuierlich teurer. Grüne Energie ist zudem die effektivste Möglichkeit, verpflichtende Nachhaltigkeitsanforderungen zu erfüllen.

Und schließlich profitieren die Unternehmen von zwei weiteren Vorteilen: Sie können als Zulieferer besser Nachweise ihrer klimaneutralen Produkte erbringen, die Großkonzerne immer häufiger fordern, und sie werden auf dem Arbeitsmarkt für Fachkräfte attraktiver.