Die Herausforderung bei der Wegbereitung für erneuerbare Energien

Kohle, Erdöl und Erdgas decken noch immer rund vier Fünftel des weltweiten Energiebedarfs. Obwohl Energiequellen wie Wind, Biomasse und Solarenergie immer mehr als realistische Optionen gelten und nicht länger nur als Kuriositäten verschrien werden, machen sie derzeit nur etwa 26,2 % der weltweit erzeugten Elektrizität aus^*3. Die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen ist bislang nicht schnell genug erfolgt, um die Welt von fossilen Brennstoffen zu entwöhnen, da die globale Energienachfrage aufgrund der wachsenden Bevölkerung und des wirtschaftlichen Fortschritts kontinuierlich überproportional ansteigt.

Bei der Entwicklung und Vermarktbarkeit von erneuerbaren Energien wurden jedoch durchaus Fortschritte erzielt. Von 2019 bis 2024 wird ein Kapazitätsausbau über 1.200 GW prognostiziert, was praktisch der derzeit installierten Stromerzeugungskapazität der gesamten USA entspricht ^*4. Und ein Bericht der Internationalen Organisation für erneuerbare Energien (IRENA) vom Mai 2019 stellte fest, dass konzentrierte Solarenergie, Bioenergie, Onshore-Windenergie, Wasserenergie und Solar-Photovoltaik im Vergleich zum Vorjahr eine zweistellige Reduzierung der globalen, gewichteten Durchschnittskosten erzielt hatten.

Während die Fortschritte gerade in Europa besonders bemerkenswert sind, gibt es auf der ganzen Welt vorausschauende, zukunftsweisende Initiativen. Technologische Fortschritte, entschiedenes Handeln auf politischer Ebene und ein erhöhtes öffentliches Bewusstsein haben eine Dynamik geschaffen, die die Evolution der erneuerbaren Energien in hohem Maße vorantreibt. Gemeinschaften sowie Unternehmen, wie beispielsweise große IT-Firmen, die riesige Rechenzentren betreiben, stehen unter zunehmendem Druck von Investoren und der Öffentlichkeit, auf erneuerbaren Strom umzusteigen.

„Noch ist der Wind eine ungezähmte und ungenutzte Kraft, und es ist durchaus möglich, dass eine der größten Entdeckungen, die in Zukunft gemacht wird, die Zähmung und Nutzbarmachung des Windes sein wird.“
-Abraham Lincoln, 16. Präsident der Vereinigten Staaten von Amerika^*5

In der Tsugaru-Ebene der Präfektur Aomori, direkt am Japanischen Meer gelegen, befindet sich der Windpark Tsugaru, eine der größten On-Shore-Windkraftanlagen in ganz Japan. Der kommerzielle Betrieb der Anlage begann offiziell am 1. April 2020. Der Standort verfügt über 38 Windturbinen, die eine Leistung von 121,6 MW erbringen. Das reicht aus, um rund 90.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Doch die Umsetzung des von der Green Power Investment Corporation Group geleiteten Projekts war alles andere als ein Kinderspiel. Das Projektgebiet ist reich an Natur-und Umweltschutzaspekte haben zu erheblichen Herausforderungen geführt.

Während die Natur in der Region geschützt werden sollte, war es notwendig, mit der Landwirtschaft, dem wichtigsten Wirtschaftszweig dieser Region, zu koexistieren. Es wurden Verhandlungen mit Landbesitzern und anderen betroffenen Parteien geführt, Genehmigungen von Gemeinden und der nationalen Regierung eingeholt und Spezialisten für die Durchführung von Umweltverträglichkeitsprüfungen einbezogen. Diese unermüdlichen Bemühungen führten zu einer besseren Verständigung mit den Menschen in der Region und zum gegenseitigen Verständnis. Darüber hinaus wurde ein Gesetz zur Förderung der kollaborativen, umweltfreundlichen Entwicklung erneuerbarer Energien für Regionen erlassen, in denen landwirtschaftliche Betriebe aktiv sind. Damit wurde der Weg zum Aufbau eines dezentralen Energiegeschäfts bereitet, das sich die Besonderheiten einer Region zunutze machen kann.

Der Windpark Tsugaru ist aus der Kombination einer Vielzahl an Spitzentechnologien entstanden, die bei allen Aspekten des Projekts zum Einsatz kommen: von den Tiefbauarbeiten über den Transport und die Installation der Windturbinen bis hin zu den unterirdischen Übertragungs- und Verteilungsleitungen und zum Bau der elektrischen Umspannwerke. Die Zusammenarbeit mit der Green Power Investment Corporation war dabei ebenfalls entscheidend für den Erfolg des Projekts und wird es auch in der Zukunft noch sein. Der Erfolg des Projekts ist auch den langen Diskussionen zwischen den Stakeholdern über die richtige Betriebsweise der Anlage geschuldet, die zur Entwicklung eines effektiven Systems massiv beigetragen hatten. Für die Zukunft wird erwartet, dass das Projekt nicht nur zur Wiederbelebung der lokalen Industrie beiträgt, sondern dass die enorme Menge an erworbenem Wissen, von der Auslegung über die Produktion, die Einführung und die Tests bis hin zum Live-Betrieb, der gesamten Windkraftindustrie zugutekommen wird.

Bei der Erzeugung von Windenergie gilt es, die Vorteile wie einen durchgängigen Betrieb und den relativ hohen Wirkungsgrad gegen die Nachteile wie die wechselhafte Windverfügbarkeit und Änderungen der Windrichtung abzuwägen. Und die abgelegene Lage der meisten Windkraftanlagen bringt noch weitere Herausforderungen mit sich, z. B. das Wetter, Gelände und die fehlende Möglichkeit, Personal an diesen Standorten zu stationieren. Ein Framework zur Überwachung und Regelung, das die IoT-Technologie und -Infrastruktur integriert, ist dann unbedingt erforderlich.

In Windkraftanlagen werden Produkte vieler Hersteller kombiniert, was dazu führt, dass eine Vielzahl von Messgeräten zum Einsatz kommt. Dadurch kann sich die effektive Verwaltung von Informationen, beispielsweise in Bezug auf die Stromerzeugung und die Daten aus den Umspannwerken, den Betriebsstatus und die Betriebszeit oder Warnmeldungen von Windkraftanlagen als besonders herausfordernd gestalten. Yokogawa ist dieser schwierigen Aufgabe gewachsen. Sein OS-basierter Echtzeit-Controller führt Mess- und Regelfunktionen parallel aus. Basierend auf Informationen, die von Steuersignalen bis hin zu Kommunikationsdaten reichen, die von Schnittstellen gesammelt werden, ermöglicht es die Überwachung von verteilten Energieerzeugungsanlagen. Und dank der SCADA-Bedienerschnittstelle (Supervisory Control and Data Acquisition) können Komponenten verschiedenster Hersteller effektiv integriert werden. Dies ermöglicht eine Fernüberwachung, die zu einer früheren Erkennung von Abweichungen und Unregelmäßigkeiten, einer verbesserten Operational Efficiency und reduzierten Betriebskosten führt.

Yokogawa unternimmt nun Versuche, die aus der Big-Data-Analyse gewonnenen Informationen auch auf die Wartungsoptimierung anzuwenden. Darüber hinaus untersucht das Unternehmen die Nutzung klimabezogener Daten zur Steigerung der Effizienz bei der Stromerzeugung und zur Formulierung regionaler Prognosen für den Energiebedarf sowie für die Versorgungsplanung. Yokogawa arbeitet zudem mit Informations- und Kommunikationsunternehmen und Herstellern elektrischer Assets zusammen, um fortschrittliche Technologien im Bereich Energiemanagement, zur Fernsteuerung von Energieressourcen und zum integrierten Management beim Aufbau eines neuen dezentralisierten Rahmenwerks zu nutzen, das als integriertes Kraftwerk (virtuelles Kraftwerk) agieren kann. Um die Ausweitung beim Einsatz als katastrophensicheres, regional eigenständiges Energiesystem zu unterstützen, verfolgt Yokogawa auch die Entwicklung von Batteriespeichern und anderen verwandten Technologien: alles mit dem Endziel, die weitere Evolution der erneuerbaren Energien voranzutreiben.

...es gibt ganz klare Anzeichen dafür, dass wir uns in der Anfangsphase einer globalen „Nachhaltigkeitsrevolution“ befinden, die das Ausmaß der industriellen Revolution und die Geschwindigkeit der digitalen Revolution vereint.“
-Al Gore, ehemaliger Vizepräsident der Vereinigten Staaten von Amerika, und David Blood, Investor^*6

"Qualität an erster Stelle. Pioniergeist zeigen. Einen Beitrag zur Gesellschaft leisten.“ Diese Grundsätze spiegeln die Philosophie des Firmengründers Dr. Tamisuke Yokogawa wider und prägen auch heute noch die Aktivitäten des Unternehmens. Und auch wenn die Bemühungen, schwierige Herausforderungen in einem neuen Geschäftsfeld zu meistern, nicht immer leicht oder schnell zu Erfolgen führen, liegt die ständige treibende Kraft von Yokogawa in dem Wunsch, die Welt zu einem besseren Ort zu machen. Der bahnbrechende und aggressive Einsatz der Co-Innovation des Unternehmens in Zusammenarbeit mit seinen Partnern hat die weitere Verfeinerung bestehender Technologien und des Know-hows ermöglicht. Und die Informationstechnologien, die das Unternehmen in sorgfältiger Arbeit über lange Jahre entwickelt hat, haben dazu beigetragen, den Einsatz von Big Data zu revolutionieren: von der Sammlung einfacher Informationen hin zu wertvollen und tiefgehenden Erkenntnissen. Yokogawas unerschütterlicher Wille, die Gesellschaft voranzutreiben, wird mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem globalen Wandel mit historischem Ausmaß beitragen.

In seiner mehr als 100-jährigen Geschichte, geprägt von der Entwicklung innovativer Mess- und Regeltechnik sowie Informationstechnologien, die als wichtigste Werkzeuge der Fertigung gelten, hat Yokogawa mit seinen Kunden in einer Vielzahl von Bereichen eng zusammengearbeitet und wichtige Unterstützung in den Bereichen der Forschung und Entwicklung sowie Fertigung geleistet. Und Yokogawa ist auch heute entschlossen, seine Anstrengungen noch weiter zu verstärken, um durch seine Geschäftsaktivitäten zur Lösung gesellschaftlicher und ökologischer Herausforderungen wie der globalen Erwärmung beizutragen. Das Ziel: Die eine Welt, die wir uns alle teilen, für die Zukunft zu erhalten.

---

Referenzen

*1 : World Population Balance – Häufig gestellte Fragen
*2 : U.S. Energy Information Administration, International Energy Outlook 2019
*3 : C2ES (Center for Climate and Energy Solutions), Renewable Energy
*4 : International Energy Agency, Renewables 2019
*5 : Abraham Lincoln, 16. Präsident der Vereinigten Staaten von Amerika, „Discoveries and Inventions“, 1860
*6 : Al Gore, ehemaliger Vizepräsident der Vereinigten Staaten von Amerika, und David Blood, Investor, gemeinsamer Artikel, WIRED UK, April 2018