Supergrid-Studie: Erneuerbare Energien aus Afrika für Europa

Freiburg - Erneuerbare Energien tragen weltweit in immer größerem Umfang zur Stromversorgung bei. Damit dies auch über Ländergrenzen hinweg funktioniert, muss die Erzeugung, Speicherung und Verteilung von Strom aus erneuerbaren Energien zuverlässig erfolgen. Im Projekt "Supergrid" haben Fraunhofer-Institute erforscht, wie ein solches Strom- und Verteilnetz zwischen Nordafrika und Europa aussehen kann.

Die Wissenschaftler haben Szenarien für ein erneuerbares Energiesystem in der MENA(Middle East & North Africa)-Region entworfen, potenzielle Technologien verglichen, Detaillösungen entwickelt und Regulierungsmechanismen untersucht. Die Ergebnisse der von Fraunhofer als "Übermorgen-Projekt" bezeichneten Analyse Supergrid wurden nun abschließend veröffentlicht. Die Überlegungen und Themen erinnern stark an die Wüstenstrom-Idee des ins Stocken geratenen Desertec-Projektes.

Untersuchungen mit und ohne Perspektive, Ökostrom nach Europa zu exportieren
Die Themen und Aufgaben im Projekt »Supergrid« wurden von fünf Fraunhofer-Instituten gemeinsam bearbeitet. Zunächst wurde das technoökonomische Potenzial für den Einsatz von erneuerbaren Energietechnologien in Nordafrika geprüft. Die im nächsten Schritt entwickelten Szenarien berücksichtigten daher einen ambitionierten Ausbau der erneuerbaren Energien in der MENA-Region, mit und ohne die Perspektive, Strom nach Europa zu exportieren. Da die politischen Rahmenbedingungen den Ausbau regenerativer Energien derzeit noch verhindern, haben die Wissenschaftler auch Vorschläge für Regulierungsmechanismen und Fördersysteme entwickelt.

Energie-Modellierung: Sezenarien mit nahezu 100 Prozent Regenerativ-Strom
Die Forscher haben vier Szenarien für den Ausbau der erneuerbaren Energien bis 2050 entwickelt, die von unterschiedlichen Annahmen für die Stromnachfrage vor Ort, den Stromexport nach Europa, die politisch gewollte Reduktion von CO2-Emissionen und die Energieeffizienz ausgehen. „Die Szenarien zeigen, dass eine Dekarbonisierung der Stromsysteme in Europa und Nordafrika ökonomisch sinnvoll machbar ist“, so Prof. Dr. Werner Platzer, Projektleiter und Bereichsleiter am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. „Hohe Anteile an erneuerbaren Energien – bis nahezu 100 Prozent – werden in jedem Szenario bis 2050 erreicht.“
Nach den Analysen der Fraunhofer-Forscher kommt solar-thermischen Kraftwerken (Concentrating Solar Power/CSP) in einem erneuerbaren Energiesystem in der MENA-Region eine große Bedeutung zu, da so die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind und Photovoltaik durch eine regel- und planbare Kapazität ergänzt wird. In diesem Zusammenhang ist auch die Entwicklung von Hochtemperaturspeichern für CSP-Kraftwerke interessant.

Netze und Leistungselektronik für den Stromtransport
Ein starker Ausbau der erneuerbaren Energien bringt in jedem der vier entwickelten Szenarien einen enormen Ausbau des Gleichstrom(DC)-Übertragungsnetzes mit sich. Eine Lösung ist ein vermaschtes überlagertes Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Stromnetz (HGÜ), das den Transport der fluktuierenden Leistung aus erneuerbaren Kraftwerken über lange Strecken ermöglicht. Da solche vermaschten HGÜ-Netze bislang nicht existieren, wurden sie ebenfalls von den Fraunhofer-Forschern modelliert und in eine ganzheitliche Betrachtung der Netzbetriebsführung integriert. Eine Schlüsseltechnologie beim Ausbau der DC-Übertragungsnetze wird die Leistungselektronik sein. Daher wurden im Projekt „Supergrid“ auch neue Detaillösungen erarbeitet, um den Anforderungen an Leistungselektronikbauteile im Bereich der Mittelspannung gerecht zu werden.

Über Supergrid
Das Übermorgen-Projekt Supergrid wurde von der Fraunhofer-Gesellschaft gefördert und vom Fraunhofer ISE koordiniert. Weitere Projektpartner waren die Fraunhofer-Institute für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, für Werkstoffmechanik IWM, für Integrierte System und Bauelementetechnologie IISB und für System- und Innovationsforschung ISI.