Sonne, Strand und Green Curaçao: Fraunhofer IGCV untersucht innovative Ansätze zur klimafreundlichen Energieversorgung

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.«

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