Immer mehr Energie wird aus der Sonne gewonnen, auch in Südtirol. Allein im Jahr 2022 stieg die Installation von Photovoltaikanlagen hierzulande um rund 200 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Diese Entwicklung ist eine große Chance, kann aber auch Probleme für das Stromnetz mit sich bringen, wenn Stromproduktion und Verbrauch nicht richtig gesteuert werden. Aus diesem Grund haben Eurac Research und Edyna, der größte Netzbetreiber Südtirols, das Forschungsprojekt SustainGRID entwickelt. Und zwar im Rahmen von Fusion Grant, dem von der Stiftung Südtiroler Sparkasse geförderten Wettbewerb, der in Zusammenarbeit mit dem NOI Techpark, dem Südtiroler Wirtschaftsring und Rete Economia-Wirtschaftsnetz junge Forschende unter 40 Jahren unterstützt und eine vermehrte Zusammenarbeit zwischen Forschung und Wirtschaft ermöglicht.

„Der derzeitige Verbreitungsgrad der Photovoltaik ist gut händelbar für die Stromversorgung und die Steuerung der Stromflüsse. Aber es ist gut zu wissen, welche Veränderungen in der Zukunft eintreten könnten, um das Netz entsprechend anzupassen“, erklärt Ingenieur Alessandro Donadello, technischer Leiter bei Edyna und Projektleiter von SustainGRID. „Noch sind nur sehr wenige Batterien im Umlauf und sie sind eher klein, aber in Zukunft werden Energiespeicher eine Schlüsselrolle spielen, um die tageszeitbedingten Schwankungen der Sonnenstromproduktion abzufedern und die Stromversorgung flexibel zu machen“, erklärt er.

Aus diesen Überlegungen entstand die Idee, einen Modellierungs- und Analyserahmen zu schaffen, der in der Lage ist, jene Bereiche des Verteilungsnetzes zu identifizieren, in denen PV-Anlagen am stärksten wachsen werden. Mit dem Ziel, die technischen Auswirkungen auf die Stromnetze zu bewerten und Lösungen zur Abfederung von Produktionsspitzen zu entwickeln.

Gleichzeitig soll der Beitrag der Photovoltaik zur Verringerung der CO2-Emissionen eingeschätzt und bewertet werden. Der Nutzen der Photovoltaik bei der Senkung der CO2-Emissionen liegt auf der Hand, aber wie Azim Heydari, Postdoktorand am Institut für Erneuerbare Energie von Eurac Research, betont, zielt das Projekt auch darauf ab, zu ermitteln, wie Batterien am besten eingesetzt werden können, um die Schwankungen der Photovoltaikproduktion zu verringern und ihre Nutzung zu optimieren. Darüber hinaus untersucht der Forscher gemeinsam mit Nachhaltigkeitsexperten im Team die Ökobilanz von PV-Anlagen und betrachtet auch mögliche negative Umweltauswirkungen dieser Technologie, um etwa Recyclingmöglichkeiten für die eingesetzten Materialien vorzuschlagen.

Azim Heydari ist extra für das Fusion Grant Projekt nach Südtirol gekommen. Nach Erfahrungen an der Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Universität La Sapienza in Rom, an der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der Königlichen Technischen Hochschule in Stockholm und an der Fakultät für Maschinenbau der Universität Alberta in Kanada arbeitet er nun operativ an der Entwicklung des Modellierungsrahmens und repräsentiert damit eine weitere Facette von Fusion Grant: internationale Talente nach Südtirol zu holen (oder zurückzuholen), um zur Innovation in der Region beizutragen.

An diesem Projekt von Eurac Research und Edyna wird außerdem deutlich, wie wichtig die Zusammenarbeit zwischen Forschung und Wirtschaft ist, um die Entwicklung des Stromnetzes der Zukunft zu fördern. Die optimale Einbindung von Photovoltaikanlagen in das Stromnetz trägt schließlich dazu bei, den Klimawandel einzubremsen, die Luftqualität zu verbessern und gleichzeitig die Energiekosten zu senken.

„Wir haben das Potenzial der Photovoltaik auf der Ebene der primären Umspannwerke und die Durchdringungsgrade von Photovoltaik und Batterien für künftige Energieszenarien ermittelt. Nach unseren Berechnungen resultiert daraus eine 55%ige Verringerung der CO2-Emissionen im Jahr 2030 bzw. eine 100%ige Verringerung im Jahr 2040. Derzeit konzentrieren wir uns auf die Bewertung der sogenannten Aufnahmekapazität. Das ist die Fähigkeit des Netzes, Sonnenstrom aufzunehmen, ohne eine Überlastung zu riskieren“, erklärt Grazia Barchi, Teamleiterin und Senior Researcher am Institut für Erneuerbare Energie von Eurac Research und verantwortlich für die wissenschaftliche Koordination des Fusion Grant Projekts.

„Die Identifizierung möglicher Gebiete mit begrenzter Aufnahmekapazität ist von entscheidender Bedeutung, um einzuschätzen, ob und wann die Überlastungsgrenze erreicht wäre, wenn keine wesentlichen Änderungen vorgenommen würden, wie z. B. eine Verstärkung des Stromnetzes und/oder die Einführung moderner Steuerungen“, kommentiert Edyna-Ingenieur Davide Prando, der an der Entwicklung des Projekts beteiligt war. Er fügt hinzu: „Für Edyna war dieses Projekt eine Gelegenheit, als Energieverteiler einen Schritt vorwärts zu machen im Umgang mit intelligenten Netzen und einem Energiesystem, das zunehmend von erneuerbarer Energie geprägt ist, die dezentral produziert wird“.

Der NOI Techpark war unterstützend und koordinierend am Projekt beteiligt. Forscherin Grazia Barchi zieht eine positive Bilanz der Zusammenarbeit: „Die Teilnahme an Fusion Grant war sowohl für uns als auch für Edyna eine Gelegenheit zum Austausch und zur Bereicherung. Unser Forschungsteam konnte in enger Zusammenarbeit mit dem Stromverteiler wissenschaftliche Kompetenzen und Methoden in der Praxis anwenden, um die Planung des Netzes zu verbessern“, so Barchi.

Wer selbst ein Fusion Grant Projekt mit einem im NOI Techpark angesiedelten Forschungsinstitut entwickeln möchte, hat in Kürze erneut Gelegenheit dazu. Die dritte Ausgabe des Wettbewerbs öffnet nämlich am 29. Mai im Rahmen einer Pressekonferenz im NOI die Anmeldungen.

Alle Infos dazu unter fusiongrant.info.