Hybride Stromversorgung in der Telekommunikation

Schätzungen zufolge verbrauchen Telekommunikationsnetzwerke rund ein Prozent der weltweiten Stromproduktion – Tendenz steigend. Denn mit der zunehmenden Verbreitung von Smartphones und Tablet-PCs sowie der Bereitstellung neuer Services nimmt der Energiehunger beständig zu. Angesichts dieser Entwicklung gewinnen für TK-Unternehmen hybride Systeme zur Stromversorgung wie sie etwa Emerson anbietet an Bedeutung. Diese sind in der Lage, die Bereitstellung primärer Energie über verschiedene Energiequellen wie Generatoren, Batterien, Brennstoffzellen und erneuerbare Energien zu steuern. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo der Energieverbrauch der Funkzellen vorhersehbar ist. Da die Systeme auf den individuellen Bedarf eines Telekommunikationsanbieters angepasst werden müssen, gibt es keine One-fits-all-Lösung für hybride Systeme. Bei der Auswahl der passenden Energiequellen müssen nicht nur Fragen zur Technologie, sondern auch zur Logistik, zum Setup und zum Betrieb berücksichtigt werden. Um eine zuverlässige Versorgung der Funkzellen zu garantieren, bedarf es außerdem einer komplexen Managementlösung.

Die Klassiker: Generatoren und Batterien

Generatoren sind seit jeher in der Telekommunikation im Einsatz. Sollen diese Geräte allerdings nicht nur als Standby verwendet werden, muss zur Bestimmung der idealen Tankgröße im Verhältnis zu den Nachfüllkosten der Benzinverbrauch präzise berechnet werden. Generatoren eignen sich besonders für den Einsatz in abgelegenen Gebieten. Um im Falle von Extremwettersituationen eine Unterversorgung zu vermeiden, sollte bei der Planung von Wartungsarbeiten der Zeitpuffer etwas großzügiger ausfallen. Wie die ­Generatoren, so werden auch Batterien zunehmend als aktive Energiequelle eingesetzt. Da ihre Lebensdauer jedoch von der Umgebungstemperatur abhängt, sollten Batterieschränke klimatisiert und starke Temperaturschwankungen vermieden werden – ob also Batterien sinnvoll sind, wird vom jeweiligen Energieaufwand dieser Maßnahme abhängen.

Die Newcomer: Brennstoffzellen

Brennstoffzellen haben hohes Potential, zu einer bedeutenden Energiequelle aufzusteigen. Aktuell mangelt es jedoch an etablierten und zuverlässigen Beschaffungswegen und auch die Verfügbarkeit von Wasserstoff ist oft begrenzt. Hinzu kommen die mit der Vorhaltung des explosiven Gemischs verbundenen Risiken. Dennoch sind auch Brennstoffzellen vor allem für abgelegene Standorte eine interessante Alternative. Sie sind emissionsarm und bieten stabilen Reservestrom für mehrere Stunden.

Die Erneuerbaren: Solarenergie und Windkraft

Solarenergie ist nicht nur völlig emissionsfrei, sondern nach wie vor hoch subventioniert. Sie hat jedoch einen besonders hohen Platzanspruch. Sie ist somit die extensivste Art der Energiegewinnung. Werden Solarkollektoren in abgelegenen Gebieten aufgestellt, sind als Diebstahlsicherung die Installation einer Notbeleuchtung sowie die Anbringung von Überwachungskameras in Erwägung zu ziehen. In vielen Regionen Deutschlands bietet sich außerdem die Nutzung der Windkraft an. Attraktiv sind insbesondere Standorte mit hohem Windaufkommen, die es ermöglichen, die vorherrschenden Windströmungen optimal auszunutzen. Um die Kraft von Sonne und Wind voll auszuschöpfen, sollten landschaftsbauliche Maßnahmen wie Lärm- oder Sichtschutzwälle dahin gehend überprüft werden, ob sie die Solarkollektoren abschatten oder den Wind vor einer Turbine bremsen.

Komplexes Energiemanagement

Als originäre Gleichstromlieferanten stellen Solar- und Brennstoffzellen Strom bereits in der von den meisten Telekommunikationskomponenten benötigten Form bereit. Deshalb ist es sinnvoll, mit Wechselstrom betriebene Komponenten nach Möglichkeit auszutauschen. Hybride Energiequellen sind allerdings nicht in der Lage, permanent, konstant und ununterbrochen Strom zu liefern. Dies gilt für Solaranlagen, Windräder, Batterien und sogar für Generatoren. Eine Grundvoraussetzung für den Einsatz hybrider Energiequellen besteht deshalb in der Erfassung und Antizipation der aktuellen und künftigen Nachfrage. Zur Überwachung der Energie und der Netzlast bedarf es ­neuer Managementmethoden und Steuerungsgrößen. Auf eine klassische Stromversorgung kann nicht komplett verzichtet werden.

Die Versorgung von Funkzellen anhand verschiedener Energiequellen erfordert ein komplexes Energiemanagement. Eine Managementlösung muss in der Lage sein, sowohl die Kosten als auch das operative Management einer Vielzahl von Energiequellen zu überwachen. Sie muss die verfügbaren Energiequellen sowie die mit ihnen verbunden Energiereserven exakt auf die an einem bestimmten Tag und zu einer bestimmten Uhrzeit zu erwartende Nachfrage abstimmen können. Sie ermöglicht somit die Kontrolle über sämtliche Energiequellen im Einklang mit den Anforderungen vor Ort und mit den Zielen des Telekommunikationsunternehmens.

Frühzeitiger Alarm

Das System sollte z.B. Möglichkeiten zum Monitoring von Batterien bieten und frühzeitig Alarm schlagen, wenn deren Leistungsfähigkeit zur Neige geht. Durch die Konsolidierung lokaler Energiequellen und die Einbindung erneuerbarer Energien wird der TK-Anbieter selbst zum Energiemanager und zum Stromproduzenten.