Notstromversorgung kritischer Infrastruktur aus erneuerbaren Energien

Bei der kritischen Infrastruktur – darunter Krankenhäuser, Energie-, Trinkwasser-, Telekommunikations- und Nahrungsversorgung und vieles mehr – dürfen keine Kompromisse gemacht werden, um ihren (Weiter-)Betrieb im Notfall sicherzustellen. Erneuerbare Energien sieht man gemeinhin nicht in diesem Zusammenhang, stehen sie doch im Ruf, volatil und weniger gut steuerbar zu sein. Fast alle Ersatzstromanwendungen sind daher mit einem Dieselgenerator versehen. Das Hamburger Unternehmen IZAAC.ENERGY hat nun eine Systemlösung entwickelt, die auch mit Wasserstoff betrieben werden kann – und das nicht nur in Notzeiten.

Technische Herausforderungen und politische Auflagen

Bei einem Blackout der Allgemeinstromversorgung müssen kritische Verbraucher aufrechterhalten werden. Laut Gesetzgeber hat die Versorgung der Ersatzstromverbraucher innerhalb von 15 Sekunden durch ein Netzersatzaggregat zu erfolgen. Notstromlasten können beispielsweise durch Löschanlagen entstehen. Dieselnetzersatzaggregate waren bisher für diesen Zweck das Mittel der Wahl – doch gemäß der Energieeinsparverordnung werden sie zukünftig für Nichtwohngebäude aufgrund der Umweltbelastung nur noch bedingt zugelassen. Außerdem ist die Versorgungssicherheit der Netzersatzanlage durch die Qualität des gelagerten Diesels gefährdet, bei der Umschaltzeit (Netz- auf Notstrombetrieb) verstreichen entscheidende Sekunden oder gar Minuten und die Anschaffungs- und Betriebskosten sind hoch, denn neben der Notstromversorgung bietet das Aggregat keinen weiteren Nutzen.

Notstromaggregate als Teil der Energiewende

Experten schätzen, dass zwischen 4.000 und 6.000 Notstromaggregate mit einer Leistung von jeweils mehr als einem Megawatt in Deutschland installiert sind – kleinere Geräte nicht mitgezählt. Damit bieten sie eine kombinierte Kapazitätsreserve von rund 4.000 Megawatt, was der Leistung von drei Kernkraftwerken entspricht. Doch den Großteil ihres Betriebslebens schlummern sie ihrem Einsatz entgegen, der hoffentlich niemals kommt.
Um das große ungenutzte Potenzial zu heben, gilt es zwei Herausforderungen zu meistern: Einerseits, diese Aggregate dauerhaft ins Energiesystem zu integrieren und sie andererseits idealerweise auf den Betrieb mit erneuerbaren Energien umzustellen. Durch den Dauerbetrieb der Notstromaggregate in Form eines hybriden Energiesystems kann damit die Versorgungssicherheit am Standort erhöht und durch die Eigenstromerzeugung das Stromnetz entlastet werden.

Doppelter Nutzen durch Kraft-Wärme-Kopplung

Für industrielle, gewerbliche und öffentliche Bauvorhaben konzipiert und realisiert IZAAC.ENERGY ein hybrides Energiesystem unter Nutzung einer Kraft-Wärme-Kopplung, welche auf Basis des Wärme- und Kältebedarfs des jeweiligen Gebäudes ausgelegt wird. Neben der Wärme erzeugt das Blockheizkraftwerk auch effizient elektrischen Strom. Der gesamte Wirkungsgrad der Strom- und Wärmeerzeugung ist größer als 90 Prozent. Zusätzlich ist ein Batteriespeicher integriert, welcher die hohen Anlaufströme der Notstromlast kompensiert und bis zum Hochlauf des Blockheizkraftwerkes dynamisch die Last übernimmt. Die Batteriespeicher bieten eine dynamische Lastübernahme in weniger als einer Sekunde. Der positive wirtschaftliche Effekt: Die Kapazität des Batteriespeichers wird auf ein Minimum und das Blockheizkraftwerk auf die tatsächliche thermische Last für ein betriebswirtschaftliches Optimum dimensioniert. Eine intelligente Steuerung übernimmt den sicheren Betrieb des Systems. Die Zukunftssicherheit des Systems ist gegeben, denn das Blockheizkraftwerk kann bereits jetzt mit einem Wasserstoffanteil von ca. 20 Prozent im Erdgas und Biomethan betrieben werden.

Ein reiner wirtschaftlicher Betrieb mit Wasserstoff als Energieträger wird erst dann möglich sein, wenn es wie Erdgas über ein Versorgungsnetz zur Verfügung steht. Die ersten Systeme der zukunftsfähigen Notstromlösung werden voraussichtlich ab dem vierten Quartal 2021 ausgeliefert.