Forschung an autarken Inselnetzen für Wohn- und Gewerbegebiete

Die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen stellt für viele Haushalte und Unternehmen eine zunehmende Herausforderung dar. Um eine nachhaltige und weitgehend autarke Energieversorgung für Wohngebiete und Gewerbeansiedlungen zu ermöglichen, forscht Prof. Dr.-Ing. Uwe Werner an der Hochschule Bremerhaven an sogenannten Microgrids. Diese Inselnetze kombinieren die Erzeugung regenerativer Energie mit lokalen Speichersystemen, um eine kontinuierliche Versorgung sicherzustellen.

Technik der Microgrids als Energielösung

Ein seit 2021 an der Hochschule betriebener Microgrid-Container dient als Testlabor für die Kopplung von Strom- und Wasserstofftechnologien. Die Anlage nutzt Energie aus Photovoltaik- und Windenergieanlagen auf dem Dach eines Hochschulgebäudes. Überschüssiger Strom wird vor Ort mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt und in Batterien sowie Gasbehältern gespeichert. Bei Energiebedarf kann dieser Wasserstoff über Brennstoffzellen wieder rückverstromt werden. Erste Ergebnisse belegen, dass das System den Strombedarf von Gebäuden in weiten Teilen decken kann, wobei Spitzenzeiten sogar eine Einspeisung in das öffentliche Netz erlauben.

Skalierbarkeit für Wohnsiedlungen

Das Konzept lässt sich laut Forschungsergebnissen auf Wohnsiedlungen übertragen. In einer solchen Konfiguration könnten Hauseigentümer mittels gemeinschaftlich genutzter Dachanlagen oder kleiner Windkraftanlagen Energie erzeugen, die zentral in größeren Microgrid-Containern gespeichert wird. Durch den Einsatz von Wärmepumpen ließe sich zudem die thermische Versorgung abdecken. Sollte die lokale Energieerzeugung witterungsbedingt nicht ausreichen, könnten die Siedlungen weiterhin auf das öffentliche Netz zurückgreifen, wobei der Bezug über das Jahr betrachtet signifikant reduziert werden könnte. Auch eine künftige Belieferung mit Wasserstoff, ähnlich dem heutigen Heizöl, wird als mögliche Ergänzung diskutiert.

Nachhaltige Gewerbegebiete im Fokus

Neben der Anwendung im Wohnbereich wird die Technologie für gewerbliche Zwecke konkret erprobt. Im Projekt 'IWAS Lune Delta' im Süden Bremerhavens wird ein nachhaltiges Gewerbegebiet entwickelt, das autark betrieben werden soll. Ziel ist es, die elektrische und thermische Versorgung vollständig aus erneuerbaren Quellen zu bestreiten. Ein neu entwickeltes Berechnungstool unterstützt dabei die Optimierung des Energieverbrauchs und die Nutzung von Abwärme durch Synergien zwischen verschiedenen Unternehmen.

Weiterführende Forschungsvorhaben

Die Forschungsaktivitäten umfassen aktuell weitere Projekte wie 'wind2hydrogen' und 'H2Metastore', die sich mit der Offshore-Speicherung von Windenergie und verbesserten Tanksystemen für komprimierten Wasserstoff befassen. Diese Ansätze sollen dazu beitragen, die Energiewende in Deutschland durch technologische Innovationen voranzutreiben und die Unabhängigkeit von externen fossilen Lieferungen zu stärken.