Aus der Branche

Klein aber oho: Curaçaos Fläche ist vergleichbar groß wie Köln, die Insel hat jedoch nur etwa ein Sechstel so viele Einwohner. Doch so überschaubar die Karibikinsel ist, in Sachen Energieversorgung will das Eiland eine 180 Grad Wende schaffen. Bis 2040 soll die Insel klimaneutral sein, obwohl zum jetzigen Zeitpunkt ein Großteil der Energie aus Öl gewonnen wird. Zu diesem Zweck rief die Greening the Island Foundation zu einer Inselchallenge auf der Solarwirtschaft-Fachmesse Intersolar 2025 auf. Markus Weber, Experte für nachhaltige Produktionssysteme am Fraunhofer Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, war Teil des interdisziplinären Teams »Smart Green Curaçao«. In einem dreitägigen Workshop im Rahmen der Fachmesse erarbeitete er gemeinsam mit Expert:innen und Studierenden der TH Augsburg, HS Kempten und des Instituts für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften iwb der TUM eine Lösung für die Inselchallenge. Diese soll bei der Ausarbeitung einer Transformationsstrategie des Energiesystems der Karibikinsel berücksichtigt werden und könnte als Vorbild für andere Regionen dienen.

Wind- und Sonnenenergie optimal nutzen
Mithilfe von Simulationen und Tools wie TOP-Energy, HOMER Energy und Python-Skripten untersuchte das Projektteam zu Beginn der Challenge, wie Photovoltaik in Kombination mit den bereits bestehenden Windkraftanlagen optimal eingesetzt werden kann. »Ziel der Berechnungen war es, die verfügbaren Flächen auf der Insel effizient zu nutzen und einen maximalen Sonnen-Ertrag herauszuholen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Anlagen dafür in folgender Priorisierung verteilt werden sollten: bevorzugt auf industriellen und privaten Dächern, danach auf Freiflächen in Form von Solarparks und zuletzt schwimmend auf Gewässern.« Auf diese Weise werden die bislang ungenutzten Flächen optimal genutzt, was zu einer höheren Gesamtstromproduktion führt. Gleichzeitig wird das Stromnetz entlastet, da die Energieerzeugung besser verteilt ist. Die flexible Installation auf bereits bestehenden Strukturen wie Dächern spart Kosten und beansprucht zusätzlich weniger landwirtschaftliche Flächen.

Nachhaltiges und stabiles Stromnetz
Eine wesentliche Herausforderung bei der angestrebten klimafreundlichen Stromversorgung ist die Netzstabilität. Entscheidend ist dabei die geografische Nähe der Energiequellen, denn so können Netzverluste minimiert werden. »Wir haben uns in diesem Kontext auch mit innovativen Speichermethoden beschäftigt. Diese tragen zur Energieversorgung in Zeiten ohne Wind bei«, erklärt Weber. Denn insbesondere eine »Windflaute«, bei der die Stromerzeugung aus Windkraft signifikant sinkt, kann bei einer Insel wie Curaçao schnell zu einem Blackout führen. Neben zusätzlicher Resilienz gegenüber Windflauten durch PV-Installation sei die Integration von Batteriespeichern daher laut Weber essenziell. Überschüssiger Strom kann damit gespeichert und bei Bedarf wieder ins Netz eingespeist werden. »Für 2040 erwarten wir, dass rund zwei Drittel unseres Stroms aus Wind-, Solar- und Speicheranlagen stammen, wobei die Batterien weniger als ein Prozent liefern und ein Drittel weiter von Dieselgeneratoren kommt. Um einen Anteil von 90 Prozent Ökostrom zu erreichen, ist eine Verdreifachung der Solarkapazitäten sowie eine Vervierzehnfachung der Speicherkapazitäten erforderlich. Dadurch ließe sich der Dieselanteil auf ca. zehn Prozent reduzieren. Allerdings würde auch deutlich mehr überschüssiger Strom anfallen, den wir ungenutzt abschalten müssten.«

Stromdiebstahl erschwert Netzplanung
Die Möglichkeit, Strom zu speichern, ist notwendig, weil Wind und Sonne nicht jederzeit zur Verfügung stehen. Genauso entscheidend ist es, wann der Strom von den Menschen benötigt wird. Auf der Insel ist das primär in den Abendstunden. Neben der Industrie hängt der Stromverbrauch besonders stark von privaten Haushalten und dem Tourismussektor ab. »Für mich überraschend war zudem der hohe Anteil des Stromdiebstahls, der als eigener Sektor im Gesamtstrombedarf des Netzbetreibers Aquaelectra aufgeführt wird«, hebt der Wissenschaftler hervor. Dabei werden Stromzähler manipuliert oder der Strom wird direkt von Leitungen abgezapft. Diese Tatsache sei laut Weber eine Herausforderung, wenn es um die Planung von Stromnetzen geht. Denn die illegalen, nicht eingeplanten Entnahmen führen zu Überlastungen, die das Netz destabilisieren und Ausfälle verursachen. »Das zeigt, wie wichtig es ist, auch gesellschaftliche Aspekte in die Planung einzubeziehen«, schlussfolgert der Experte.

Die Ergebnisse der Inselchallenge wurden den Vertretern Curaçaos präsentiert und sollen in künftige Planungen miteinfließen. »Wir haben ein vielversprechendes Konzept entwickelt, das nicht nur die technische Machbarkeit, sondern auch wirtschaftliche Anreize wie passende Geschäftsmodelle berücksichtigt«, so der Wissenschaftler. Die nächsten Schritte beinhalten die konkrete Ausarbeitung und Überprüfung der vorgeschlagenen Maßnahmen für eine klimaneutrale Stromversorgung. Auch mögliche Anschlussbetrachtungen wie Potenzialanalysen von Wasserstoff oder Biomasse sind in das inselweite Energiekonzept zu integrieren. »Das Thema ist extrem spannend, da es eine direkte Verbindung zu den globalen Bemühungen um Klimaneutralität herstellt«, erklärt Weber. »Natürlich kann man die Erkenntnisse nicht eins zu eins auf Orte in der ganzen Welt übertragen, aber durch die Inselchallenge konnten wir, wenn auch in sehr kleinem Maßstab, die Übertragbarkeit von industriellen Energiekonzepten und deren Skalierbarkeit vortesten.«