Eigene Energie aus dem Mikronetz

Michael Stadler, international renommierter Energieforscher, über neue Energieformen

Text: Johannes Schmidl | aus HEUREKA /18 vom 30.05.2018

Der österreichische Energieforscher Michael Stadler, mehrfach ausgezeichnet, steht geografisch auf zwei Beinen: mit einem in Wieselburg, mit dem anderen in Kalifornien. Stadler verbindet beide Standorte mit einer Vision, für die er im Jahr 2013 von Barack Obama mit der höchsten Auszeichnung der US-Regierung für Nachwuchswissenschafter, dem Early Career Award, ausgezeichnet wurde.

Ein Preis über 400.000 Euro für Forschungszwecke

Mit Gedanken zum Thema "Energie, die verändert" eröffnete Stadler am 26. April im Wiener Museumsquartier die Gala zur Verleihung des Houskapreises. Er wird von der B&C Privatstiftung seit dem Jahr 2005 jährlich verliehen. Mit einer Dotierung von 400.000 Euro ist er einer der wichtigsten privaten Forschungsförderungspreise des Landes. Ausgezeichnet werden herausragende Forschungsergebnisse und Innovationen, die das Potenzial haben, den Wirtschaftsund Industriestandort Österreich zu stärken. Stiftungszweck ist die Förderung des österreichischen Unternehmertums. Bislang wurden in Summe 3,8 Millionen Euro an Preisgeldern ausgeschüttet.

Seit zwei Jahren gibt es beim Houskapreis zwei Kategorien: Universitäten (Sieger: Stefan Ameres vom Institut für Molekulare Forschung IMBA) und KMU. Der Sieger in der Kategorie der KMU-Forschung arbeitet in einem ähnlichen Bereich wie Stadler. Es ist das Start-up Swimsol GmbH aus Wien mit seinem Projekt "SolarSea". Das Unternehmen des entwickelt schwimmende Photovoltaikkraftwerke, insbesondere für tropische Inseln mit nur geringer Fläche. Die Exportquote beträgt hundert Prozent.

Trotz Trump Entwicklung von erneuerbaren Energiesektoren

Förderung von Wissenschaft durch private Preise ist durchaus ein Ansatz, den Stadler aus den USA kennt: "Dort gibt es zahlreiche Awards und Wettbewerbe, die von Arbeitgebern, Universitäten und eben auch vom Präsidenten verliehen werden." Wie aber war der Wechsel von Obama zu Trump? Glich er einem Sprung ins kalte Wasser, gerade wenn man sich mit einem Thema wie der Energiewende beschäftigt, die Trump ja für unnötig hält? Stadler sieht das weniger dramatisch. In den USA seien einige der Bundesstaaten inzwischen die wichtigsten Akteure der Energiewende, Trump hin oder her. "Es gibt langfristige Pläne zur Umsetzung der Klimaziele, zu denen sich viele Bundesstaaten bekennen. Die erneuerbaren Energieträger sind inzwischen vielfach die kostengünstigsten Möglichkeiten zur Elektrifizierung. Im traditionellen Ölland Texas beispielsweise entwickelt sich die Windenergie enorm."

Stadlers Forschungsfeld sind Mikronetze oder Microgrids. Darunter versteht man kleine, regionale Energienetze für Strom, Wärme und Kälte, die Haushalte, Gewerbe und Industrie mit Energie versorgen. Sie decken den jeweiligen Bedarf im besten Fall aus lokalen Quellen (Biomasse, Solarenergie, Kleinwasserkraft, Windenergie, Biogas usw.), lassen sich individuell regeln und optimieren den regionalen Verbrauch durch ein intelligentes Lastmanagement.

Warum forscht Stadler darüber ausgerechnet in Kalifornien?"Kalifornien ist eine seltsame Verbindung von Hochtechnologie und Forschungsexzellenz einerseits und andererseits einer am Boden liegenden Infrastruktur, die an ein Land der Dritten Welt erinnern könnte." Außerdem gibt es Risikokapital für die Technologieentwicklung, von der Grundlagenforschung bis zum vermarkteten Produkt.

Das Bewusstsein von Knappheit als Innovationsmotor

Vor allem aber gibt es in Kalifornien ein Bewusstsein von Knappheit. Damit steuert der Bundesstaat gegen das, was man "American Way of Life" nennt: den Gedanken des Überflusses und der maßlosen Verschwendung von Ressourcen. "In Kalifornien ist der Pro-Kopf-Energieverbrauch seit der ersten Ölkrise in den 1970er Jahren konstant geblieben", sagt Stadler. "Ganz im Gegensatz zur Situation im Rest der USA." Um mit der desolaten Infrastruktur zurechtzukommen, wurde in Kalifornien auch früh ein Lastmanagement bei den Stromabnehmern eingeführt. Die mitunter dramatische Wasserknappheit zwingt jeden zu Einschränkungen -und zu kreativen Lösungen: "Das Bewusstsein von Knappheit setzt ein großes innovatives Potenzial frei. Die Idee der Mikronetze fügt sich in diesen Gedanken ein: regionale Autarkie, Nutzung regionaler Ressourcen, Funktionstüchtigkeit auch bei einem Ausfall der Übertragungsnetze - und damit entstehen Resilienz, Widerstandsfähigkeit und Robustheit."

Inzwischen geht es beim Forschungsfeld der Smart Grids um Systemintegration, nicht mehr nur um Grundlagenforschung. Die einzelnen Komponenten existieren schon, sie werden durch die rasante technologische Entwicklung im Energiebereich laufend kostengünstiger. Es entstehen Business Cases, also Antworten auf die Frage, wer wann und wo profitiert.

Angesichts dieser Entwicklung drängt sich die Frage auf, ob die Zentralisierung der Energiewirtschaft ein historischer Fehler gewesen ist. Stadler sieht das nicht so drastisch: "Sicher, ursprünglich war die Struktur der Energieversorgung angebots-und nachfrageseitig regionalisiert. Die ersten Netze waren Gleichspannungsnetze, man konnte damit aber die elektrische Energie nur über eine begrenzte Strecke übertragen. Auch die Elektromobilität ist zumindest so alt wie der Verbrennungsmotor. Dann war aber in der historischen Entwicklung die Zentralisierung schneller und billiger. Für Mikronetze fehlte die Technologie. Sie entstehen jetzt, werden laufend billiger und besser und machen Hybridlösungen sowie Dezentralisierung wieder möglich."

Es gehe nicht darum, die großen Netze rückzubauen, beruhigt Stadler. Ziel sei die Netzentlastung, verbunden mit der regionalen Speicherung von Energie, um Regionallösungen möglich zu machen.

Das größte Wachstumspotenzial sieht er in jenen Weltregionen, die noch kaum zentrale Strukturen aufgebaut haben. "Es ist eine ähnliche Entwicklung, wie man sie in Afrika im Bereich der Telekommunikation gesehen hat. Hier ist das Mobiltelefon inzwischen weit verbreitet, der Zwischenschritt der Verkabelung kann ausgelassen werden." Dementsprechend sieht er die Zukunft der Mikronetzlösungen vor allem in Asien und in Afrika, obwohl es natürlich auch in Österreich interessante Einsatzmöglichkeiten gibt, jedoch weniger für den städtischen Bereich als für die Regionen.

Wie aber sieht die strategische Antwort der großen Energieversorger in Kalifornien auf diese neuen Entwicklungen aus?"Ich beobachte, dass dort die Ölkonzerne neue Geschäftsfelder suchen, indem sie bei den Kunden wie Gewerbe und Industrie, aber auch bei Privathaushalten in erneuerbare Energie investieren, also in Photovoltaik oder in Speicher. Sie bauen dafür eigene Abteilungen auf und agieren damit gegen die traditionelle Form der Energieversorgung."

Mikronetze sehen in Österreich anders aus als in Kalifornien

In Österreich sieht ein Mikronetz naturgemäß etwas anders aus als in Kalifornien, weil man hierzulande auch Energie zum Heizen benötigt: "Ein logischer Energiespeicher für den Winter ist die Biomasse", meint Stadler. "Die Kosten für die Speicherung von einer Kilowattstunde Energie in Form von Holz sind signifikant niedriger als von elektrischer Energie in einem modernen Akku." Der optimale Mix der einzelnen Technologien und ihre bestmögliche Kombination muss jeweils regionsabhängig entschieden werden.

Stadler forscht auch am Bioenergy2020, einem 2003 in Graz gegründeten Unternehmen mit mehreren Standorten. Das Forschungszentrum ist international aufgestellt und flexibel, die Biomassetechnologien sind anerkannte österreichische Exzellenz. "Forschung in Österreich hat sehr hohe Qualität, aber den Forschenden fehlt häufig der Marktzugang. Die Suche nach Risikokapital ist hierzulande viel schwieriger als in den USA." Hierzulande fehlt es deutlich an solch einer Tradition, erst langsam entsteht eine Investorenszene. Entsprechend fehlt seitens der Wissenschaft auch ein Verständnis für die Vermarktung der Forschungsergebnisse. Seine beiden Start-ups hat Stadler daher in Kalifornien gegründet.

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