28.05.2019 - 18:16

Porto Santo: Smart Grid-Projekt von Renault, EEM und TMH

Wie bidirektionale Ladetechnik im Zusammenspiel mit Ökostrom eine Insel CO2-frei machen soll

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Das portugiesische Porto Santo soll die weltweit erste Insel werden, von der fossile Brennstoffe mit Hilfe von Elektroautos und einem intelligenten Stromnetz endgültig verbannt werden. Noch steht das Projekt am Anfang. Geht der Feldversuch auf, wäre ein Vorbild für die Energie- und Verkehrswende geschaffen. Stefan Weißenborn war auf Stippvisite in Porto Santo. 

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Am Flughafen Porto Santo ist nicht viel los. Der Parkplatz vor dem Hauptgebäude liegt am Morgen noch im Schatten, es stehen dort kaum Autos. Aber: Drei der fünf Wagen sind vom Typ Renault Zoe, dem kompakten Elektroauto der französischen Marke. Auf deren Seitentüren prangt ein Aufkleber: „Smart Fossil Free Island Porto Santo“. Eine Ansage an die Zukunft.

Portugals kleiner Außenposten im Atlantik, Madeiras Nachbarinsel, auf der sich Kolumbus einst auf seine Amerikakreise vorbereitet haben soll, ist auf dem Weg, ein Leuchtturm in der Energiewende zu werden. Eine Blaupause dafür, wie es auch woanders besser laufen könnte. Eine Insel, auf der ausgehend von fossilen Brennstoffen kein CO2 mehr anfallen soll. Es wäre weltweit die erste ihrer Art. Und Elektroautos sollen dabei die Hauptrolle spielen!

In einem dieselgetriebenen Kleinbus halten wir vor dem Inselkraftwerk. In der Schaltzentrale mit Armaturen aus dem vergangenen Jahrhundert und ein paar Flachbildschirmen mit Kurvenverläufen für die Stromproduktion des Tages empfängt uns Agostinho Figueira, beim Energieversorger Empresa Electricidade da Madeira (EEM) verantwortlich für Planungsfragen. Eine Glasfront gibt den Blick frei auf sechs große Schiffsmotoren in der Werkshalle.

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Blick in die Werkshalle: Im vergangenen Jahr wurden zur Stromproduktion 500.000 Liter Diesel und 2 Million Kilo Schweröl verbrannt.

„Im vergangenen Jahr haben wir zur Stromproduktion 500.000 Liter Diesel und 2 Million Kilo Schweröl verbrannt“, sagt Figueira. Doch in 3,5 Jahren, so „das ambitionierte Ziel“, solle der letzte dieser Motoren dauerhaft still stehen und nur einer als Notstromaggregat reaktiviert werden können. Das Verbrennen von fossilen Rohstoffen war für die 5.500 Einwohner umfassende Bevölkerung über Jahrzehnte der einzige Weg, die Stromversorgung der nur 42 Quadratkilometer großen Insel abzusichern. Ein Überseekabel wurde nie verlegt; so blieb nur der Import von nicht gerade umweltfreundlichen Energieträgern. Damit soll nun Schluss sein.

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Agostinho Figueira, beim Energieversorger Empresa Electricidade da Madeira (EEM) verantwortlich für Planungsfragen, geht davon aus, dass das das Kraftwerk mit den Schiffsmotoren in 3,5 Jahren vom Netz gehen kann.

Figueira deutet auf einen der Bildschirme: Oben verläuft eine orangefarbene Kurve. Sie zeigt die Leistung der Motoren an, am unteren Rand ist eine gelbe Flatline zu sehen, die erst ab der Markierung für viertel vor neun in eine Zick-Zack-Kurve übergeht. „Das ist der Solarstrom – bislang ein schlechter Tag heute“, erklärt Figueira.

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Ein fast perfekter Tag für die Kraftwerksbetreiber: Die Schnittmenge zwischen orangener Kurve (Dieselgeneratoren) und gelber Kurve (Photovoltaik) ist sehr klein – das heißt: Fast die gesamte Menge des Solarstroms konnte nutzbringend ins Netz eingespeist werden.

Die Insel verfügt bereits über einen Solarpark mit 2,3 Megawatt Leistung, der im Jahr 2010 eröffnet wurde und 2018 rund 3,2 Gigawattstunden Strom erzeugte. Aber immer wieder und auch heute legt sich eine Wolkendecke über das Eiland. Dann laufen die Generatoren in der Werkshalle auf Hochtouren, um das Stromnetz bei 50 Hertz zu stabilisieren. So werden Angebot und Nachfrage im Gleichgewicht gehalten, gegebenenfalls Verbrauchsspitzen abgefangen und die Inselbewohner vor Stromausfällen bewahrt.

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50 Hertz – die Idealfrequenz herrscht, wenn Stromnachfrage und -verbrauch in optimaler Balance sind.

Aber auch Tage, an denen die Sonne vom Himmel brennt und der Wind stark weht, sind schlechte Tage. Denn dann könnte weit mehr Strom ins Netz gespeist werden, als die Menschen auf der Insel verbrauchen. Doch dieses Potenzial kann nicht gespeichert werden und verpufft größtenteils. Auch auf Porto Santo hat man es mit dem typischen Problem der erneuerbaren Energien zu tun: Sie fallen nicht unbedingt gerade dann an, wenn man sie benötigt, und wenn man sie hat, kann man sie manchmal nicht nutzen – zum Beispiel, wenn es nachts stürmt, aber niemand den Strom zapft.

Hier setzt an, was auf der Insel viele vom großen Umbruch reden lässt. Zumindest die Projektpartner: Renault etwa, das sich Modellcharakter nicht nur für andere Inseln, sondern auch „ökologisch ausgerichtete Städte und Gemeinden“ verspricht, hat begonnen, gemeinsam mit EEM, dem Münchner Energiedienstleister The Mobility House und der Regionalregierung der Autonomen Region Madeira ein „intelligentes elektrisches Ökosystem“ einzurichten, das das Potenzial der Erneuerbaren voll ausschöpft.

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Eine Mitarbeiterin von The Mobility House erläutert, wie Vehicle-2-Grid und das bidirektionale Laden auf Porto Santo funktionieren.

Es besteht aus weit mehr als dem Solarpark und dem einen Windrad, das Figueiras EEM-Kollege Diogo Vasconcelos in der Hoffnung, private Investoren mögen bald mehr davon errichten, bereits als Windpark bezeichnet. Er steht vor einem Maschendrahtzaun auf einem der vielen kargen Hügelrücken, hinter ihm in Reih und Glied, nach Süden ausgerichtet, die Panel des Solarparks. Vor ihm im Tal das Windrad mit schnell drehenden Rotorblättern. Er hebt die Arme: „Wind bläst bei uns eigentlich immer. Aber wenn sich eine Wolke vor die Sonne schiebt wie jetzt, wird kein Solarstrom erzeugt.“

Das „intelligente elektrisches Ökosystem“ setzt mit E-Autos als mobilem Schwarmspeicher dagegen. Auch ausgediente Antriebsbatterien aus E-Autos sollen stationär aufgestellt und ins Stromnetz eingebunden werden, um als Spannungspuffer zu dienen. Sie sollen ebenfalls überschüssige Sonnen- und Windenergie speichern, die sie als Ladestationen auch wieder an Elektroautos abgeben können.

Bislang haben die Projektpartner lediglich 11 ausrangierte Akkus installiert, die auf eine magere Gesamtleistung von 132 Kilowatt kommen, drei davon stammen aus den ersten Zoes, die überhaupt auf Madeira herumfuhren. Weil der Nachschub an Second-Life-Batterien grundsätzlich nicht gerade üppig ist, wurde zur Beschleunigung des Vorhabens ein weiterer Pufferspeicher mit 4 Megawatt zugekauft, der im September als Primärreserve ans Netz angeschlossen werden soll und „100 Autos oder 250 Second-Life-Batterien repräsentiert“, sagt EEM-Planungsdirektor Figueira: „Dann muss nur noch ein Generator laufen.“

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Derzeit drei ausrangierte Traktionsbatterien aus dem Renault Zoe sind als Pufferspeicher ins Stromnetz der Insel eingebunden. Es sollen mehr werden.

Zusammen mit weiteren Photovoltaik-Anlagen auf Hausdächern und Hotelgrundstücken hat es Porto Santo zuletzt immerhin auf einen Anteil von 15 Prozent an Strom aus Erneuerbaren gebracht. Zum Vergleich: Deren Anteil am gesamten Stromverbrauch lag 2018 in Deutschland nach Auskunft des Umweltbundesamtes bei 37,8 Prozent. Allerdings können auf Porto Santo schon rund drei Viertel der Haushalte mit dem erzeugten Ökostrom versorgt werden, denn die meiste Energie frisst die große Meerwasserentsalzungsanlage in direkter Nachbarschaft des Kraftwerks. Denn auf der Insel regnet es selten, das Trinkwasser fällt nicht vom Himmel.

Doch E-Autos kann man anliefern. Derzeit fahren auf Madeiras Nachbarinsel 14 Renault Zoe, teils im Carsharing und einer davon im Dienst der Polizei, sowie 6 E-Versionen des Renault Kangoo Z.E. umher, die als Taxen und Hotel-Shuttles genutzt werden. An 40 über das Eiland verteilten Ladestationen mit 22 Kilowatt Ladeleistung können sie Strom zapfen. Doch bald sollen es weit mehr Autos werden. Eric Feunteun, Leiter der Elektroauto-Sparte bei Renault, klickt während der Projektvorstellung im Golfclub der Insel eine Grafik auf den großen Monitor vor den Sitzreihen: Bis 2020 soll der Anteil auf 120 Elektroautos und 12 Prozent aller Autos auf der Insel gesteigert werden. Ab 2020 sollen es Renaults Plänen zufolge 500 Stromer und damit die Hälfte des automobilen Bestands werden.

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Das Gros der E-Autos auf der Insel kann derzeit nur unidirektional laden – also Strom lediglich aufnehmen. Ihre Ladetechnik ist insofern bereits intelligent, als dass sie nur Ökostrom akzeptiert: Der Strom fließt erst in die Akkus, wenn besonders viel Energie aus regenerativen Quellen ins Netz eingespeist wird, Smart Charging nennt Renault das. Erst zwei Prototypen, die EEM-Mitarbeiter testweise über die Insel bewegen, beherrschen die Königsdisziplin der Zukunft: Vehicle-to-Grid (V2G). Dabei geben E-Autos elektrischen Ökostrom auch wieder ins Netz ab – zu Zeiten besonders hohen Stromverbrauchs, hoher Netzlast also. Der Effekt: Der Nutzer profitiert von günstigem Strom, gleichzeitig sinken die Infrastrukturkosten.

Renaults Prototypen – andere Hersteller wie Mitsubishi oder Nissan bieten das schon serienmäßig an – sind mit bidirektionaler Ladetechnik ausgerüstet, die noch im Unterboden des Kofferraums der je 100.000 Euro teuren Versuchsfahrzeuge montiert ist. Für die Serie soll die neue Soft- und Hardwarelösung auf Basis von Wechselstromtechnologie wie im jetzigen Verkaufs-Zoe aber nach vorn wandern und dann einen Aufpreis von laut Feunteun „wenigen Hundert Euro“ ausmachen.

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Derzeit sind auf der Insel nur zwei Prototypen des Zoe unterwegs, die mit Technik zum bidirektionalem Laden ausgestattet sind.

Projektpartner The Mobility House führt uns die so genannte Fahrzeugeinspeisung an einer speziellen Ladestation auf der Insel vor. Die Technologieplattform verbindet die Automobil- und Energiebranche, indem sie mittels intelligenter Lade-, Energie- und Speicherlösungen Fahrzeugbatterien ins Stromnetz integriert. „Unser intelligenter Algorithmus weiß immer, wie viel Strom in den Autos ist“, sagt The Mobility House-Geschäftsführer Marcus Fendt, dessen Plattform das gesamte Lastmanagment für den E-Auto-Schwarm übernimmt. Alle zehn Sekunden wird der Stand gecheckt. Über eine App können die Nutzer agieren: Sobald das Auto eingestöpselt ist, muss man ihr mitteilen, wann man wieder los will und wie weit man dann bis wann ungefähr fahren möchte. Anhand der Daten kann der Algorithmus bestimmen, wann in Abhängigkeit von Stromproduktion und – verbrauch es Sinn ergibt, das Auto mit welcher Menge zu laden oder ihm Strom zu entnehmen. In jedem Fall aber sei gewährleistet, dass der Fahrer mobil bleibe, versichert ein Mitarbeiter.

Das ganze System, in das auch die 4.300 ans Stromnetz angeschlossen Kunden oder die bald schon komplett auf LED-Technik umgerüstete öffentliche Beleuchtung eingebunden sind, nennt sich Advance Distribution Management System (ADMS). „Das alles ist eine sehr technische Angelegenheit“, sagt Patricia Dantas, Vize-Präsidentin der Autonomen Region Madeira, die am Morgen kurz zu den Journalisten ins Hotel geeilt ist, bevor sie wieder ins Flugzeug zurück auf die Hauptinsel muss. Es habe Bedenken gegeben, ob die lokale Bevölkerung für das Projekt „Smart Fossil Free Island Porto Santo“ gewonnen werden kann. „Doch als die Locals anfingen, die E-Autos zu fahren, fingen sie auch an, die Sache anders zu sehen.“ Seitdem das Dekarbonisierungsprojekt 2018 gestartet wurde, spulten 224 Fahrer laut Renault auf Porto Santo immerhin über 200.000 Kilometer ab.

Es bleiben aber grundsätzliche Fragen: Wer wird die immer noch teuren E-Autos auf der Insel kaufen? Stöpseln deren Fahrer sie auch immer schön ans Netz, damit der große Plan der CO2-Freiheit aufgeht und nicht doch das Notstromaggregat hochgefahren werden muss? Angedacht ist zum Beispiel der Ausbau der Carsharing-Flotte, in der sich die meisten der Insel-Zoes jetzt schon bewegen. „Zunächst 50 weitere wird die Regierung Madeiras mit 8.000 Euro je Auto subventionieren“, verkündet Feunteun.

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Vor allem, wenn sich zur Saison zeitgleich 20.000 Touristen auf der Insel aufhalten und die Autos nutzen, könnte der Schwarm seine Intelligenz ausspielen. Als materieller Anreiz für die Halter soll dienen, dass mit den E-Autos auch Geld verdient werden kann: 60 Euro im Jahr, wenn man sein Auto stets pluggt, damit es Energie aufnimmt (wie in einem weiteren Feldversuch Renaults im niederländischen Utrecht bereits praktiziert); 300 Euro, wenn es mit bidirektionaler Ladetechnik ausgerüstet ist und Strom regelmäßig auch wieder abgibt.

„Wenn der Kunde nicht happy ist, haben wir keine Chance, dass es funktioniert“, sagt Feunteun. Aus Sicht von The Mobility House-Gründer Thomas Raffeiner liegt die größte Herausforderung dafür, dass die Dekarbonisierung mithilfe des intelligenten Algorithmus auf Porto Santo und anderswo funktionieren kann, in der Verfügbarkeit von V2G-fähigen Autos. „Wenn die kommen, wird das ein großes Ding“, sagt Raffeiner. So gesehen könnte es mit der Erfüllung der Vision aber noch dauern, denn erst ab 2025 rechnet Feunteun damit, dass bidirektionale Ladetechnik bei Renault eine Selbstverständlichkeit wird.

Weil der Anteil an Sonnenenergie im Strommix noch gesteigert werden müsse, sehen die Pläne auch eine Erweiterung des Solarparks vor. „Schauen Sie aus dem Fenster“, sagt Feunteun im Golfresort. Er deutet in Richtung der Panel, die man in der Ferne gerade noch sieht, und lässt den Arm über die kargen Hügel schweifen, die fast das ganze Panorama ausfüllen: „Auf der Insel ist noch genügend Platz. Porto Santo ist ein Labor.“

Auf dem Parkplatz des Golfclubs hängen zwei Zoes am Ladekabel, einer davon ist einer der beiden Prototypen. Beim Händewaschen in der Herrentoilette zeigt Marcus Fendt mit einem breiten Grinsen auf den Knopf des elektrischen Gebläses zum Hände trocknen: „Du weißt, wenn du hier drauf drückst, dann entlädst du einen Zoe.“ Währenddessen wartet draußen schon der Reisebus, der die Journalisten zurück zum Flughafen fährt. Bis alle eingestiegen sind, läuft der Dieselmotor – minutenlang. Noch ist nicht in allen Köpfen angekommen, wie selbst die einfachsten Beiträge zum CO2-Sparen erbracht werden können.

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Ein Kommentar zu “Porto Santo: Smart Grid-Projekt von Renault, EEM und TMH

  1. Werner Glatzle

    Ein guter Artikel, aber ich vermisse den Hinweis auf die im Hafengebiet von Porto Santo stehende Elektrolyseanlage, in der Algen in Glasröhren mit Sonnenlicht Wasserspaltung betreiben. Ich habe das vor einigen Jahren mit Interesse besichtigt. Ist das inzwischen abgebaut?
    Wenn ja, warum ist PtG (H2) dort keine Speicheroption in Kopplung mit BZ-Stromerzeugung?
    Sonne und Wind haben diese Inseln übrigens schon seit Jahrhunderten im Überschuss, sie zu nutzen, ist lange durch die Subventionierung der fossilen Energie verhindert worden. Die EEM hat sich in den letzten 30 Jahren in Sachen Wind- und Solarenergie massiv bremsend verhalten. auf Madeira hat man Anfang er 2000er in Caniçal ein neues Schwerölkraftwerk gebaut. Die Windmaschinen auf Madeira (auch die auf Paul da Serra) sind alt und besten Falls Mittelklasse, weit entfernt vom Stand der Technik. Stromeinspeisung mit Vergütung für private Dachanlagen wurde bis heute so unattraktiv ausgestattet, dass es kaum einer macht. Staat und EEM haben die Energiewende lange verpennt und erst vor wenigen Jahren unter EU-Druck entdeckt. Sie bremsen, um ihre abgeschriebenen Ölkraftwerke weiter zu amortisieren. Auch in anderen Gebieten spielt Klima- und Umweltschutz nur eine marginale Rolle als Antrieb für Erneuerungen. Schade um die schönen Inseln. Renault sei Dank, dass endlich was geschieht.

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https://www.electrive.net/2019/05/28/porto-santo-smart-grid-projekt-von-renault-emm-und-tmh/
28.05.2019 18:06