Forschung für den Ernstfall: htw saar entwickelt klimafreundliche Energieversorgung für kritische Infrastruktur

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Wie lässt sich die Energieversorgung von Mobilfunkstandorten auch bei
langanhaltenden Stromausfällen zuverlässig und zugleich klimafreundlich
sicherstellen? Die htw saar entwickelt gemeinsam mit Vantage Towers und
weiteren Industriepartnern ein autarkes Energiesystem für kritische
Infrastruktur. Ein modularer Energiecontainer verbindet Photovoltaik,
Batteriespeicher und wasserstoffbasierte Stromerzeugung. Ziel ist eine
zuverlässige Energieversorgung, die perspektivisch vollständig ohne
fossile Energieträger auskommt. Ein Forschungsdemonstrator auf dem Campus
dient dazu, die Technologien und ihr Zusammenspiel unter praxisnahen
Bedingungen zu erproben.

Wie lässt sich die Stromversorgung kritischer Infrastruktur auch bei
Naturkatastrophen, langanhaltenden Stromausfällen oder einem Ausfall des
öffentlichen Stromnetzes zuverlässig sicherstellen? Dieser Frage widmet
sich ein gemeinsames Forschungsprojekt der Hochschule für Technik und
Wirtschaft des Saarlandes (htw saar), der Vantage Towers AG sowie mehrerer
Industriepartner. Ziel ist die Entwicklung eines autarken Energiesystems,
das Mobilfunkstandorte auch unter extremen Bedingungen zuverlässig
versorgt und am Ende des Entwicklungsprozesses vollständig ohne fossile
Energieträger auskommt.

Gerade Mobilfunknetze gehören zur kritischen Infrastruktur. Sie
ermöglichen der Bevölkerung, auch in Krisen- und Katastrophensituationen
Notrufe abzusetzen, Warnmeldungen zu empfangen und mit Angehörigen sowie
Einsatzkräften in Verbindung zu bleiben. Gleichzeitig dienen sie zunehmend
der Datenkommunikation von Behörden und Hilfsorganisationen. Fallen
Mobilfunkstandorte infolge eines langanhaltenden Stromausfalls aus, kann
dies die Bewältigung einer Krisensituation erheblich erschweren.
„Die Infrastruktur von Vantage Towers macht Mobilfunk überall möglich.
Diese Aufgabe ist besonders herausfordernd, wenn vor Ort kein
Stromanschluss zur Verfügung steht – etwa bei temporären
Mobilfunkstandorten, in Krisensituationen, oder als Übergangslösung, wenn
die Stromanbindung erst aufwendig gelegt werden muss. Wir arbeiten deshalb
intensiv an Technologien, mit denen wir lokal Energie erzeugen können und
die uns gleichzeitig unterstützen, nachhaltig zu arbeiten. Solche
Innovationen gemeinsam mit Partnern wie der htw saar rasch aus dem
Forschungsstadium in die Praxis zu überführen, ist ein wichtiger
Bestandteil unserer Net-Zero-Strategie“, so Dr. Constanze Hirschhäuser,
Director ESG bei Vantage Towers.

Herzstück des Forschungsprojekts ist ein modularer Energiecontainer, der
Photovoltaik, Batteriespeicher, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung
sowie wasserstoff- und flüssiggasbetriebene Notstromaggregate vereint. Die
einzelnen Komponenten ergänzen sich so, dass jederzeit eine zuverlässige
Stromversorgung gewährleistet bleibt. Während Batteriespeicher kurze
Ausfälle überbrücken, sichern Generatoren den Betrieb auch über mehrere
Tage.

Eine Schlüsselrolle übernimmt dabei ein Wasserstoff-Stromgenerator, den
das Institut Automotive Powertrain (IAP) der htw saar unter Leitung von
Prof. Dr.-Ing. Thomas Heinze entwickelt. Das System basiert auf einem für
Wasserstoff umgerüsteten Verbrennungsmotor und nutzt bewusst bewährte
Großserientechnik. Eine Abgasnachbehandlung reduziert Stickoxidemissionen
auf ein Minimum. Gleichzeitig entstehen beim Betrieb mit Wasserstoff keine
Kohlendioxidemissionen. Nach Angaben des Entwicklerteams erreicht das
System einen elektrischen Wirkungsgrad von 30 bis 45 Prozent. Durch den
Wasserstoffbetrieb mit Luftüberschuss sowie in höheren Lastbereichen durch
den Einsatz einer sogenannten SCR-Abgasnachbehandlung arbeitet das System
zudem emissionsfrei hinsichtlich der klassischen Luftschadstoffe.

„Für kritische Infrastruktur brauchen wir Lösungen, die nicht nur
klimafreundlich, sondern vor allem robust, zuverlässig und technisch
beherrschbar sind. Genau hier setzt unser Wasserstoff-Stromgenerator an:
Wir nutzen bewährte Großserientechnik und entwickeln sie gezielt für den
Betrieb mit Wasserstoff weiter. Damit wollen wir zeigen, dass sich eine
verlässliche Notstromversorgung auch ohne fossile Energieträger
realisieren lässt“, sagt Prof. Dr.-Ing. Thomas Heinze.

Ergänzt wird das Konzept durch eine nachgeführte Photovoltaikanlage mit
acht Solarmodulen und einer Gesamtleistung von vier Kilowattpeak, die
kürzlich auf dem Campus Alt-Saarbrücken der htw saar installiert wurde.
Anders als konventionelle Solaranlagen folgt das System automatisch dem
hellsten Punkt am Himmel und erzielt dadurch höhere Energieerträge.

„Gerade bei Mobilfunkstandorten ist die verfügbare Fläche für erneuerbare
Energieerzeugung begrenzt. Deshalb kommt es darauf an, die vorhandene
Fläche möglichst effizient zu nutzen. Mit unserer nachgeführten
Photovoltaikanlage untersuchen wir, wie sich die solaren Erträge steigern
und optimal mit Batteriespeichern und weiteren Komponenten des
Energiesystems verbinden lassen. Unser Ziel ist, den Eigenversorgungsgrad
solcher Standorte deutlich zu erhöhen und damit den Einsatz konventionell
erzeugter elektrischer Energie immer weiter zu reduzieren“, erklärt Prof.
Dr.-Ing. Stefan Winternheimer vom Institut für Elektrische Energiesysteme
(PowerEngs) der htw saar. Perspektivisch wollen die Projektpartner das
Konzept an geeigneten Standorten zusätzlich durch Windenergie ergänzen und
so einen möglichst ausgewogenen Energiemix schaffen.

Mit der Kombination aus intelligenter Solartechnik, Batteriespeichern und
wasserstoffbetriebener Stromerzeugung entwickelt die htw saar gemeinsam
mit ihren Partnern ein Energiesystem, das den Betrieb kritischer
Infrastruktur auch in Krisen- und Katastrophensituationen absichern kann.
Der Forschungsdemonstrator auf dem Campus zeigt, wie sich
Versorgungssicherheit, Klimaschutz und Wirtschaftlichkeit künftig
miteinander verbinden lassen.

An dem Projekt beteiligen sich neben der htw saar und der Vantage Towers
AG auch Eaton Finnland sowie weitere Industriepartner. Auf Seiten der
Hochschule arbeiten das Institut für Elektrische Energiesysteme
(PowerEngs) und die Fahrzeugtechnik eng zusammen. Unterstützt wird das
Forschungs- und Transferprojekt zudem durch das FITT – Institut für
Technologietransfer an der htw saar, das die Zusammenarbeit zwischen
Hochschule und Praxis begleitet.

erstellt mit KI-Unterstützung