Wie nachhaltige Energie zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen kann

In den vergangenen Jahren wurde praktisch kein Kontinent von Naturkatastrophen, wie Waldbränden, Überschwemmungen und schweren Stürmen, verschont.

Waldbrände sind an und für sich nichts Unnatürliches, doch laut dem UN-Umweltprogramm UNEP 2022 Report spielen der Klimawandel und der menschliche Einfluss überall auf der Welt eine Rolle „bei den Auswirkungen von Waldbränden auf die Umwelt und menschliche Gesundheit“.

Auch Überschwemmungen sind eine natürliche Erscheinung, aber ein Bericht der World Meteorological Organization (WMO) von 2021 hat festgestellt, dass sich die wetterbedingten Katastrophen in den letzten 50 Jahren vervielfacht haben. Dem Bericht zufolge „kommen immer mehr Studien zu dem Schluss, dass es auch einen menschlichen Einfluss auf Starkregenereignisse gibt, manchmal in Verbindung mit anderen wichtigen klimatischen Einflüssen“, wie das Wetterphänomen La Niña. IEC-Normen und Konformitätsbewertungssysteme tragen zur Bekämpfung des Klimawandels bei.

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Um die Zahl der Naturkatastrophenereignisse zu begrenzen, müssen nachhaltige Modelle der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs über sämtliche Bereiche hinweg berücksichtigt werden. 2015 hat die UN-Generalversammlung die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung verabschiedet und 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (en: Sustainable Development Goals, SDGs) festgelegt, um eine bessere und nachhaltigere Welt bis 2030 zu schaffen. Eines dieser Ziele, SDG 7, widmet sich speziell dem Thema Energie: „Zugang zu bezahlbarer, verlässlicher, nachhaltiger und moderner Energie für alle sichern“.

In der Vision der „All-Electric Society“ werden Lösungen zur Bekämpfung der globalen Erwärmung und extremer Wetterereignisse gesehen. Laut Internationaler Energieagentur „hat Strom den am schnellsten wachsenden Endenergiebedarf und es ist davon auszugehen, dass er in den nächsten 25 Jahren noch schneller als der Energieverbrauch insgesamt wachsen wird“. Der Strombedarf wird unter anderem durch das Bevölkerungswachstum, die breite Einführung von Elektrofahrzeugen und die Industrie getrieben. Um die Nutzung fossiler Brennstoffe (Kohle und Öl), die in vielen Ländern noch immer den Großteil der Stromerzeugung ausmachen, schrittweise zu beenden, ist es wichtig, sie durch erneuerbare Energien, wie Wasserkraft, Wind, Meeresenergie, Erdwärme und Solarenergie aus Photovoltaikanlagen sowie Wärmekraftanlagen, zu ersetzen und die Energiespeicherung auszuweiten.

Die IEC hat das Advisory Committee on Energy Efficiency (ACEE) eingerichtet, um den technischen IEC-Komitees dabei zu helfen, energieeffiziente Lösungen in ihre Normungsarbeit aufzunehmen und energieeffiziente Technologien durch ihre Normen zu unterstützen. Bisher hat das ACEE zwei Leitfäden entwickelt, Guide 118 und Guide 119, die von den technischen Komitees dazu genutzt werden können, die Normung im Bereich Energieeffizienz zu harmonisieren und einen Systemansatz anzuwenden.

SDG 7 – Bezahlbare und saubere Energie

Wie lassen sich die Sustainable Development Goals der Vereinten Nationen erreichen?

Die DKE leistet direkt und indirekt, einen bedeutenden Beitrag, diese Ziele mit Normen und Standards, Fachleuten und Fachgremien, Positionspapieren, Roadmaps und Veranstaltungen zu erreichen.

Viele technische Komitees (TCs) der IEC erarbeiten internationale Normen für erneuerbare Energien, wie Wind- oder Solarenergie, sowie für zahllose Anwendungen und Systeme, die Strom nutzen. Zu den technischen Komitees der IEC, die sich mit Stromerzeugung befassen, gehören unter anderem:

• IEC/TC 4 (national DIN/NAM Maschinenbau), Wasserturbinen, entwickelt Normen für „rotierende Maschinen und zugehörige Ausrüstung im Zusammenhang mit dem Ausbau der Wasserkraft“. Wasserturbinen werden zudem in Energiespeicheranwendungen in Pumpspeicherwasserkraftwerken genutzt, die mehr als 90 % der Energiespeicher ausmachen.
• IEC/TC 5 (national DIN/NAM Maschinenbau), Dampfturbinen, entwickelt Normen für die Bewertung und Prüfung von Dampfturbinen, die beispielsweise in Kraftwerken verwendet werden, die Atomkraft, fossile Brennstoffe, Erdwärme oder Solarwärme nutzen.
• IEC/TC 82 (national DKE/K 373), Photovoltaische Solarenergie-Systeme.
• IEC/TC 88 (national DKE/K 383), Windenergieanlagen, entwickelt Normen für Systeme und Anlagen, die Strom aus Wind erzeugen, wie Windturbinen und Windkraftwerke.
• IEC/TC 114 (national DKE/GK 385), Meeresenergie – Meeresströmungs-, Wellen- und Gezeitenkraftwerke
• IEC/TC 117 (national DKE/K 374), Solarwärmekraftwerke.

Angesichts der Tatsache, dass einige erneuerbare Energiequellen, wie Wind und Sonne, keine konstanten Energiemengen liefern können, ist die Energiespeicherung, neben der Stromerzeugung, von zentraler Bedeutung für eine zunehmende Elektrifizierung. Ziel ist es, den gewonnenen Strom zu speichern, wenn der Stromverbrauch niedrig ist und die Preise niedriger sind, um ihn dann zu nutzen, wenn Nachfrage und Preise hoch sind.

Neben der Pumpspeicherung, die 90 % der weltweiten Stromspeicherung für das Netz ausmacht, und aus diesem Grund auf die Normen von IEC/TC 4 zurückgreift, entwickeln verschiedene technische IEC-Komitees internationale Normen für die Stromspeicherung, inklusive IEC/TC 21 (national DKE/K 371), Sekundärzellen und Batterien. Zu den weiteren Anlagen gehören Wärmespeicher, wie Salzschmelzen, und mechanische Anlagen, wie Druckluftspeicherkraftwerke. IEC/TC 120 (national DKE/UK 261.1), Elektrische Energiespeichersysteme (EES), entwickelt internationale Normen „im Bereich netzintegrierter EES-Systeme“, zu denen jede Art von an das Netz angeschlossene EES-Systeme gehören, die sowohl Strom aus einem Netz oder jeder anderen Quelle speichern als auch Strom in das Netz einspeisen können.

Lithium-Ionen-Akkus: Kompendium und Praxisleitfaden für Hersteller, Entwickler und Anwender

Lithium-Ionen-Akkus verfügen über zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten – von tragbaren Geräten über die Elektromobilität bis hin zu stationären Heimspeichern. Der entscheidende Vorteil gegenüber anderen Akkus: eine deutlich höhere Energiedichte. Li-Ionen-Akkus sind allerdings nicht ganz unproblematisch.

Das VDE Kompendium sowie eine Risikoeinschätzung für Lithium-Ionen Speichermedien bieten allen Interessierten einen guten Einstieg in dieses Thema.

Für die Entwicklung eines nachhaltigen Modells muss auch der Energieverbrauch betrachtet werden, vor allem im Bereich Verkehr. Die Elektrifizierung des Straßen-, Schienen und städtischen Verkehrs muss ausgeweitet werden, um die Nutzung fossiler Brennstoffe weiter zu reduzieren. Weitere Lösungen, wie Wasserkraft und Ammoniak als Brennstoff, werden dazu beitragen, den Kohlendioxidausstoß in der Schifffahrt, die ein wesentlicher Emittent von Treibhausgasen ist, zu reduzieren und ihren Ausstoß giftiger Substanzen, wie Schwefeloxid (SOx) und Feinstaub, zu senken. In manchen Fällen kann auch ein elektrischer Antrieb in Schiffen (Brennstoffzellen oder hybride Systeme mit Batterien) installiert werden (beispielsweise in Versorgungsschiffen und für Flusstransport oder kurze Fährüberfahrten).

Auch mit Blick auf die Luftfahrt wird an Lösungen gearbeitet, die darauf abzielen, Emissionen zu reduzieren, wie umweltfreundlicherer nachhaltiger Flugzeugtreibstoff, der aus Ölen und Altfetten hergestellt wird. Auch wenn vollelektrische oder batteriebetriebene Flugzeuge aktuell noch nicht vorstellbar sind, werden gerade einige Optionen mit dem Ziel eines umweltfreundlicheren Flugverkehrs getestet.

Wasserstoff: Chemischer Winzling mit riesiger Bedeutung für eine erfolgreiche Energiewende

Grüner Wasserstoff wird als Energieträger der Zukunft gehandelt, allen voran im Mobilitätssektor. Aber der Umgang mit Wasserstoff ist auch nicht ungefährlich. Fachleute engagieren sich aus dem Grund in der Normung, um die Nutzung von Wasserstoff für unterschiedliche Anwendungen sicher zu gestalten.

Die IEC definiert Energieeffizienz als das Verhältnis von Leistung zu Energieeinsatz. Dabei gibt es mehrere Optionen: geringerer Einsatz von Energie für dieselbe Leistung, gleicher Einsatz von Energie für eine bessere Leistung, sowie Verbesserung der Umwandlung von Energie in Strom. Energieeffizienz (EE) ist entscheidend, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Manche halten sie für eine ungenutzte Energiequelle, die entlang der gesamten Energiekette gewonnen werden kann, von der Erzeugung über die Übertragung und Speicherung bis zur endgültigen Nutzung in der Industrie, in Wohngebäuden oder im Verkehrssektor.

Die Arbeit der IEC im Bereich Normung und Konformitätsbewertung ist entscheidend für die Sicherstellung von Energieeffizienz. Zahlreiche technische Komitees der IEC veröffentlichen zu diesem Zweck internationale Normen, die dazu beitragen, die Energieeffizienz rund um das Thema Elektrik und Elektronik zu optimieren.

Redaktioneller Hinweis:

Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 04/2022.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2022-04/how-to-mitigate-climate-change-with-sustainable-energy

In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und -verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im