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 Mobilfunkstandorte 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 Mobilfunknetze zunehmend der Datenkommunikation von Behörden und Hilfsorganisationen. Fallen Mobilfunkstandorte infolge eines langanhaltenden Stromausfalls aus, kann dies die Bewältigung einer Krisensituation erheblich erschweren.
Herzstück 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 der htw saar unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Thomas Heinze im Auftrag der Vantage Towers AG 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 dreißig bis fünfundvierzig Prozent und unterschreitet die geltenden Emissionsgrenzwerte deutlich.
Ergänzt wird das Konzept durch eine nachgeführte Photovoltaikanlage, die kürzlich auf dem Campus Alt-Saarbrücken der htw saar in Betrieb genommen wurde. Im Bereich der Tiefgarageneinfahrt von Gebäude 7 entsteht derzeit ein Forschungsdemonstrator mit acht Solarmodulen und einer Gesamtleistung von vier Kilowattpeak. Anders als konventionelle Solaranlagen folgt das System automatisch dem hellsten Punkt am Himmel und erzielt dadurch deutlich höhere Energieerträge.
Gerade an Mobilfunkstandorten sind geeignete Flächen häufig knapp. Nachgeführte Photovoltaikanlagen bieten deshalb einen entscheidenden Vorteil: Sie liefern auf kleiner Fläche deutlich höhere Energieerträge als fest installierte Systeme. 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. Ziel ist es, den Eigenversorgungsgrad der Energiecontainer kontinuierlich zu erhöhen und die Laufzeiten der Notstromaggregate deutlich zu verkürzen.