Hallo zusammen,
die Schwäche der regenerativen Energiequellen Wind und Solar ist ja,
dass die Versorgung damit nicht zuverlässig und konstant ist. Ein guter
Energiespeicher müsste her. Doch an Energiespeichern mit hohem
Wirkungsgrad mangelt es noch.
Moderne Pumpspeicherkraftwerke erreichen für den gesamten Prozess
Laden->Entladen Wirkungsgrade von 75 - 85%.
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Da frage ich mich, ob man die Energie nicht thermisch speichern könnte.
Wenn man z.B. Stahl als Speicher nehmen würde und da die Schmelzwärme
ausnutzt, würde man bei ca. 1500°C arbeiten.
Bei 1500°C liegt der theoretisch maximal erzielbare Wirkungsgrad der
Energierückgewinnung bei über 80%:
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Es sollten also Wirkungsgrade von deutlich mehr als 50% machbar sein.
GuD-Kraftwerke schaffen schon 60% bei ähnlichen Prozesstemperaturen:
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Der Aufladewirkungsgrad dürfte sich in der Nähe von 100% bewegen. Im
wesentlichen fallen Leitungsverluste an, die es auch bei allen anderen
Speicherverfahren gibt
Theoretisch wäre ein thermischer Speicher vom Wirkungsgrad her also gar
nicht mehr so weit von Pumpspeicherkraftwerken entfernt.
Deutschland hat 2008 ca. 617 Milliarden kWh Strom verbraucht, das sind
pro Tag gerundet 2 Milliarden kWh, also 2E9
Will man also beispielsweise den Energieverbrauch von einem Tag
speichern, müsste man 2 Milliarden kWh = 7E15 Joule speichern.
Die Schmelzwärme von Eisen ist 270kJ/kg, also 270000J/kg
Man bräuchte also 26Millionen Tonnen Eisen. Das entspräche einem Würfel
von ca. 150m Kantenlänge.
Das entspräche etwas mehr als der Jahresproduktion von ThyssenKrupp
Für Stahl ziemlich viel, aber vielleicht käme auch anderes billigeres
Material in Frage?, z.B. Sand oder Wasser unter hohem Druck.
Da man dieses Speicherverfahren bisher nicht einsetzt, wird wohl
irgendwas dagegensprechen. Nur was?
Technisch sehe ich keine unlösbaren Probleme, Hochöfen halten die hohen
Temperaturen auch viele Jahre aus. Von den Kosten her wäre der Stahl
vermutlich sehr teuer, man könnte aber vielleicht auch ein anderes
billigeres Material mit geeignetem Schmelzpunkt verwenden.
Oder findet jemand einen Rechenfehler?
Michael
Michael Rübig schrieb:
Sehen Viele als Problem. Genau genommen liegt aber genau darin die
Lösung des Problems!
Haben wir schon. Z.B. in Form von pflanzlichen Abfällen oder sonstigem
organischen Material.
Der Wirkungsgrad ist angesichts des immensen solaren Energieüberangebots
auch nicht das Problem. Das Problem ist vor allem der Umweltschaden, den
wir mit den unterschiedlichsten Prozeduren verursachen. Nur auf den
Wirkungsgrad schielen zu wollen, heißt nur, dass man das Kernproblem
(Umweltschaden) noch lange nicht verinnerlicht hat. Ein Wirkungsgrad
kann immer nur eine HILFSgröße von vielen sein.
Schön wär's. Du vergisst hier, dass der produzierte Strom doch schon mit
mindestens 50% Verlust erzeugt wurde. Nimm also die Hälfte deiner
Annahme, wenn du damit das richtige Leben beschreiben willst.
Es wäre sehr viel besser, für nicht gebrauchten Strom die leistungsmäßig
zugehörigen thermischen Maschinen ganz einfach abzuschalten. Dann bleibt
der Brennstoff ganz einfach liegen. Kennst du einen Weg, wie man die
Energie billiger und verlustärmer speichern könnte?
Einzige Voraussetzung: Die thermodynamischen Maschinen müssen nur flink
genug sein. Praktisch bedeutet das, dass sie halt klein genug sein
müssen. Kleine Anlagen wird man gerne statt Heizkessel betreiben. Die
Heizkessel können also verschrottet werden. An ihre Stelle tritt ein
Stück Kraftwerk von der Grünen Wiese. Es ist ein Unterschied, ob die
Abwärme durch Kühltürme weggeworfen oder in Gebäuden genutzt wird.
80% ist der theoretische Wirkungsgrad. Praktisch schafft man etwa die
Hälfte. Mit GuD noch etwas mehr.
Wenn so ein Ding kleine thermische Verluste haben soll, dann muss es
entweder supergut thermisch isoliert oder riesengroß sein. Aus kleinen
Strukturen kriegt man die Wärme recht gut wieder raus. Aus großen
Strukturen zu holen, bedarf durchaus erheblichen Aufwand. Z.B.
Rohrsystem mit speziellen mobilen Wärmeträgern. Gas bietet sich an,
transportiert aber nur wenig Wärme, was zu entsprechend großen und damit
teuren Oberflächen führt. Soll das Gas direkt in die (GuD-)Turbine, dann
muss das ganze System auch noch druckfest sein, was insbesondere bei
großen Strukturen ein größeres Problem sein dürfte. Metallschmelzen
brauchen zwar keine hohen Drück, sind aber ein Kapitel für sich.
GELD!
Michael Rübig schrieb:
Hallo,
Du hast nicht bedacht das man beim Ausnutzen der Schmelzwärme des Eisens
beim ersten Einsatz zunächst bis zum Schmelzpunkt aufheizen muß und dann
erst "Schmelzwärme" speichern kann. Beim Entladen könnte man nur bis
knapp unter die Schmelztemperatur entladen damit man die für den guten
Carnot-Wirkungsgrad nötige hohe Temperatur auch bis zum Schluß des
Entladens hat. Die noch vorhandene gespeicherte thermische Energie bis
runter zur Umgebungstemperatur kann man nicht entnehmen, die müsste
durch gute Isolierung solange gehalten werden bis das nächste Mal wieder
überschüssige Windenergie zur Verfügung steht, aber das kann einige Tage
oder gar Wochen dauern. Solange müsste aber die Isolation die Temperatur
halten damit nicht die zum Aufheizen bis unter dem Schmelzpunkt
benötigte Wärmeenergie verloren geht.
Damit der Stahl nicht oxidiert müsste man ihn unter Schutzgas halten,
Stickstoff oder Argon. Das Schutzgas bräuchte man auch für die
Gasturbine damit man nicht durch einen zusätzlichen Wärmetauscher muß.
Der geschlossene Schutzgaskreislauf darf aber nicht durch
Undichtigkeiten Sauerstoff aus der Luft aufnehmen.
Wie aber soll die Wärme in den Stahl kommen, durch induktive Beheizung
mit Verlusten bei der Erzeugung der nötigen höheren Frequenz?
Wie soll die Wärme vom Stahl auf das Schutzgas übertragen werden? Sollen
da Rohre das Schutzgas durch den flüssigen Stahl führen, Rohre aus einem
gut wärmeleitenden Material das die Temepraturen noch aushält und auch
die herrschenden Kräfte aushält? Oder willst Du das Schutzgas mit Düsen
durch den flüssigen Stahl blasen?
Bye
Hallo Uwe,
Ja, einmalig muss man das ding halt hochfahren.
Bei großen Speichern ist das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche
ziemlich gut, so dass das Ding selbst ohne Isolation ewig heiß bleiben
würde. Bei großen Speichern dürfte sich der Verlust in Grenzen halten.
Das sollte machbar sein.
Auch das sollte machbar sein. Schafft man bei Kernkraftwerken ja auch.
So habe ich mir das vorgestellt. Die Verluste bei Hochspannungstechnik
sind aber sehr gering und sollten im unteren einstelligen Prozentbereich
liegen. Zumindest das ist ja Stand der Technik.
Das ist die Frage. Keine Ahnung. Das müsste noch entwickelt werden. Im
Gegensatz zu anderen Technologien erscheint mir das aber nicht so
komplex (ohne da Experte zu sein). Die Ausführung des Wärmeübergangs
entscheidet halt massiv über die Leistung, die man dem System entnehmen
kann.
Michael
Michael Rübig schrieb:
Hallo,
das gilt für Hochspannung bei 50 oder 60 Hz, auch bei der Umwandlung in
Gleichspannung und zurück für HGÜ. Das gilt aber nicht genauso für
Frequenzen von etlichen kHz.
Bye
Hallo,
Ich entwickle Schaltnetzteile für 400V und schaffe locker über 90%
Wirkungsgrad. Solarwandler schaffen über 95%.
Windkraftanlagen-Wechselrichter arbeiten auch im kHz-Bereich und haben
auch sehr gute Wirkungsgrade.
Thyristoren gibt es für fast beliebige Leistungen. Im Kleinen haben die
ca. 2V Verlust. Lass es 10V Verlust sein, bei 1000V sind das gerade mal
1%. Hinzu kommen die Schaltverluste. Bei wenigen kHz sind die aber in
der Regel noch klein im Vergleich zur übertragenen Leistung.
Das ist nun wirklich kein Problem.
Allerdings muss ich zugeben, dass ich mich mit den Induktionsöfen der
Stahlindustrie überhaupt nicht auskenne und daher auch voll daneben
liegen kann.
Michael
Christoph Müller schrieb:
Aha, die ungleichmäßige Energieabgabe von Wind und Solar ist die Lösung.
Seltsame Ansicht.
Ich habe zwar keine Quellen, kann mir aber nicht vorstellen, dass es
davon wirklich genug gibt, um die Flauten wirklich zu decken.
Du gehst hier von thermischen Kraftwerken (Kohle, Öl, Atom) aus.
Für thermische Kraftwerke passt das.
Bei Wind oder Sonne muss man die Energie abnehmen, wenn sie zur
Verfügung steht. Macht man das nicht, ist sie einfach weg. Deshalb
speichern und das möglichst billig und mit möglichst gutem Wirkungsgrad.
Das geht mit Gaskraftwerken. Wenn man Kohle und Kernenergie komplett
weghaben will, muss man speichern und ich kann mir nicht vorstellen,
dass das nur durch Hoch- und Runterfahren von Biomassekraftwerken
möglich ist.
Das ist ein Teil der Lösung aber sicher nicht die allumfassende.
Genau das schrieb ich ja.
Besser ein Speicher mit Verluste als Windkraftanlagen abzuschalten.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass das unlösbar ist aber wissen tue ich
es nicht
Ein mittleres Pumpspeicherkraftwerk mit z.B. 10 Millionen Kubikmeter
Wasserkapazität und 500m Arbeitshöhe speichert ca.
10Mill Tonnen * 500m * 10m/s² = 50TJ
Für 50TJ bräuchte man 200000t Eisen. Das entspricht einem Würfel von ca.
30m Kantenlänge. Um also die Regelkapazität eines mittleren
Pumpspeicherkraftwerks zu ersetzen, bräuchte man "nur" einen 30m großen
Würfel zu erhitzen. Ob so eine Anlage wirklich viel teurer währe? Man
spart die Staumauer, die Druckleitung und die Eingriffe in die Natur.
Naja, irgendwas mir unbekanntes scheint wohl ein KO-Kriterium zu sein.
Michael
Michael Rübig schrieb:
Habe auch nicht behauptet, dass sich das jedem sofort erschließt.
Angenommen, es stimmt wirklich, dass wir unsere Energieversorgung
künftig regenerativ betreiben wollen, dann werden wir uns doch überlegen
müssen, wie das geht.
Wenn man weiß, dass die größten Energiepotenziale starken Schwankungen
ausgesetzt sind, dann sollten wir doch darauf doch reagieren und eine
passende Antwort darauf finden. Richtig?
Eine passende Antwort müsste doch heißen, dass man die Energien
SYSTEMATISCH bevorzugt, die sich nicht lagern lassen. Also insbesondere
Sonne und Wind, aber auch Wasser und (mit Vorsicht zu genießen) Biogas.
Dann muss man halt man hinschauen, welche Eigenschaften diese Energien
denn so haben. Eine, die sehr gut gefällt, ist, dass sie nichts kosten
und gleichzeitig auch die Umwelt nicht belasten. Hat man entsprechende
Wandler, dann produzieren sie Strom, sobald ihre Energieform ansteht.
Egal, wie viel der Strom grade kosten mag. Sie produzieren auch dann
noch Strom, wenn er (fast) gar nichts mehr kostet (ansonsten werden sie
abgeschaltet).
Wird der Strompreis automatisch von einem Regler aufgrund des aktuellen
Verhältnisses von Angebot zu Nachfrage gebildet, dann wird alleine der
Strompreis dafür sorgen, dass man bei genügend hohem Stromangebot die
Anlagen abschaltet, die mit speicherbaren und damit teuren Energieformen
arbeiten. Notfalls heizt man dann auch mal elektrisch. Und belastet die
Umwelt trotzdem nicht, weil ja keine Schadstoffe freigesetzt werden. Und
wenn man dann trotzdem mit speicherbaren Energien arbeitet, dann sollte
man wenigstens mit der Wärme noch was Sinnvolles anfangen können.
Andernfalls müsste der Strompreis nämlich wirklich die KOMPLETTEN
Primärenergiekosten bezahlen. Das wird im beschriebenen Umfeld sicher
auch öfters mal passieren. Da ist es dann eben gut, wenn man flinke
Maschinen hat, die solche Zeiten gezielt nutzen können.
Mit trägen Großkraftwerken wird man da nicht weit kommen. Die müssen
nämlich durch laufen. Auch dann, wenn eigentlich genügend Sonnen- und
Windenergie im Netz wären. Sie sind einfach zu groß, um noch sinnvoll
reagieren zu können. Sie mögen zwar einen hohen elektrischen
Wirkungsgrad haben - aber wenn man sie nicht anhalten kann, wenn es
eigentlich sein müsste, ist ihr "Nutz"wirkungsgrad sehr nahe an Null.
Sie verpesten dann wirklich völlig sinnlos die Umwelt und brauchen zudem
noch sehr teure und ineffektive SEKUNDÄRenergiespeicher.
Recherchiere selber. Du wirst dich wundern.
Richtig. Einfach deshalb, weil sie derart groß gebaut werden, dass man
sie gar nicht mehr ausschalten kann, wenn man sie grade nicht braucht.
Die sollte man ausschalten, wenn genug Strom im Netz ist.
Wo ist das Problem? Thermische Kraftwerke abschalten und du hast du
willst: Energie wird nicht verbrannt und somit gespeichert. Die Kisten
brauchen nur flink genug (und damit klein genug) sein.
Ab durch den Kühlturm. Ist Standard bei jedem thermischen Großkraftwerk.
Richtig. Brennstoffe ganz einfach liegen lassen. NICHTS TUN! Speichert
besser und billiger als jeder Sekundärenergiespeicher. Ist schon so
primitiv, dass es kaum jemand glauben mag.
Warum macht man's dann nicht und baut lieber teure und ineffiziente
Sekundärenergiespeicher?
Ob Biomasse oder nicht, ist im ersten Anlauf gar nicht mal so wichtig.
Die kommt dann sowieso erst mit den Marktsättigungseffekten und dem
Spezialisierungsdruck auf die Hersteller der Anlagen.
Mag sein. Was ist umfassender?
Noch besser thermische Anlagen einfach abschalten, wenn genug Windstrom
im Netz ist.
Machbar ja. Aber sehr teuer. Wie übrigens so gut wie immer, wenn man
physikalisch hochwertige Energie (also vor allem elektrische oder
mechanische) speichern will.
Neben Geld gibt's da noch die "schnöde Mechanik". So lange das Eisen den
Aggregatzustand nicht ändert, sollte sowas vielleicht noch in den Griff
zu bekommen sein, wobei auch da schon mit der Wärmedehnung größerer
Ärger ins Haus stehen könnte. Wenn sich der Aggregatzustand ändert, sehe
ich allerdings durchaus ziemliche Probleme. Man müsste präzise steuern
können, wie die Erstarrung vonstatten geht, wenn es nicht zu
mechanischen Schäden kommen soll. Ob die mutmaßlichen Röhren im System
das noch mitmachen würden? Wie werden sie mit den mechanischen
Spannungen fertig? Man könnte vielleicht einen Kugelhaufen realisieren
mit keramikumhüllten Eisenkernen. Das Eisen darf schmelzen - die Keramik
nicht. Oder so ähnlich. Lösungen würden sich wohl schon finden. Aber
sind sie die Sache auch wert? Ich habe meine Zweifel. Einen Haufen
Kohlen auf Halde zu lassen oder ein paar Liter Öl im Tank belassen,
dürfte allemal sehr viel billiger und effektiver sein.
Christoph Müller schrieb:
Das mit dem Eisen war ja auch nur ein Beispiel. Meinetwegen nimmt man
billiges Salz, Sand oder was weiß ich. Es muss auch keine Schmelzwärme
genutzt werden. Wenn man bei einem anderen Medium 300k hoch und
runterheizen kann und dabei im flüssigen Bereich bleibt, sollten
ähnliche Energiemengen speicherbar sein und man könnte sich Konvektion
zur Verteilung der Wärme zu Nutze machen.
Natürlich hast Du recht, dass es im Vergleich zu heute viel besser ist,
die Leistung von thermischen Kraftwerken schnell zu regeln. Darum ging
es aber gar nicht. Wenn man von fossilen Brennstoffen weg will, bleibt
als beliebig regelbare Energiequelle nur Biomasse(Gas) und vielleicht
noch Erdwärme.
Ich bezweifle, dass man mit Biomasse die gesamte Regelleistung abdecken
kann. Geothermie in großem Maßstab ist noch sehr weit in der Zukunft.
Michael
Und Wasserkraft. Und f=FCr l=E4ngere Zeitr=E4ume Wasserstoff, welcher leich=
t
nutzbar f=FCr Verkehr, Heizung und Stromerzeugung ist. Und vielleicht
auch mal die Elektroautos mit den eingebauten Akkus zur
Stromspeicherung und Lastverteilung nutzen.
Ansonsten gilt es m=F6glichst viele regenerative Stromerzeuger in einem
m=F6glichst gro=DFen Gebiet miteinander zu kombinieren:
Michael Rübig schrieb:
:-)
Klar. Aber das Zeug bringt in der Masse auch ganz ordentlich Leistung.
Meistens werden diese Anlagen abgeschaltet sein, wenn genug Sonnen- und
Windkonverter installiert sind. Grund: Nachfrager kann man ja auch ein-
und ausschalten und so für ausgeglichene Verhältnisse sorgen. Die
Stromversorger machen gleich gar nichts Anderes, als nur über die
ABNHAMEtarife zu "regeln". Auf speicherbare Energien wird man also nur
dann zurückgreifen, wenn's nicht mehr anders geht. Genau die gleiche
Motivation steckt hinter jedem Speicherkraftwerk auch.
Ich hab' da vor längerer Zeit mal ziemlich intensiv rumgerechnet. Von
daher habe ich diesbezüglich jedenfalls keine Zweifel.
Wäre auch in einem automatischen Stromhandelssystem nur ein Teil von
sehr vielen. In dem Augenblick, in dem jemand meint, mit EINER
Energieform sämtliche Energieprobleme lösen zu wollen, gehen bei mir
sämtliche Alarmglocken los.
Hallo, Martin,
Du meintest am 09.12.09:
Kleinkram. Die derzeit grössten Wasserkraftwerke in Deutschland sind
Pumpspeicherwerke, mit (verglichen mit Braunkohle- oder Kernkraftwerken)
kleiner Leistung.
Da lässt sich die Kapazität nicht mehr wesentlich erweitern.
Verkehr: nein. Trotz des Buheis, der immer noch darum gemacht wird.
Hauptproblem: keine simple Speicherung, insbesondere verglichen mit den
jetzigen Energiequellen für Kraftfahrzeuge. Auch BMW scheint das erkannt
zu haben.
Wasserstoff für Heizung? Eine besonders teure Art, Geld zu verbrennen -
Isolierung ist wirtschaftlicher.
Bei den jetzigen Preisen für Akkus ist das ein sehr teures Geschäft, ein
unrentables Geschäft.
Nein - Energie sparen ist immer noch die beste Quelle. Am Rande: der
Anteil des Strombedarfs am gesamten Energiebedarf ist so etwa 1/3 -
woher willst Du den Rest beschaffen?
Viele Gruesse!
Helmut
Martin Kobil schrieb:
Natürlich auch.
davon sollten wir im großtechnischen Maßstab tunlichst die Finger davon
lassen. Entwickelt sich sonst zu einer größeren Gefahr für das Leben wie
jeder atomare Weltkrieg.
Wenn's denn wirklich so wäre, hätten wir das längst. Anstrengungen in
diese Richtung wurden ja schon reichlich gefördert.
Auch daran kann man denken. Doch sollte man sich davon keine Wunder
versprechen. Man wird Akkuleistung nämlich erst bei SEHR hohen
Strompreisen in das Netz zurückspeisen, weil das die Akkus durchaus
stark belastet und ihre Lebensdauer verkürzt. Dieser Verschleiß will
erst mal bezahlt sein.
Sehr viel länger bekannt:
Am 10 Dec 2009 09:08:00 +0100 schrieb Helmut Hullen:
Netter Artikel dazu:
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'Wir Deutschen debattieren zwar leidenschaftlich übers Autofahren ? dabei
ist unser Ernährungsverhalten noch klimaschädlicher.
Und ich habe jetzt zwar ein halbwegs umweltverträgliches Zuhause, bin aber
als Journalist eine Dreckschleuder. Mit einer einzigen Dienstreise, einem
Flug nach Singapur und zurück, habe ich über sieben Tonnen Kohlendioxyd
verursacht. Sieben Tonnen. Das war unsere jährliche Haus-Ersparnis.
Wie diese Schizophrenie auflösen? Was tun? Was lassen? Beruflich fliegen,
aber privat nicht mehr ausatmen? Den Beruf runterfahren, dann aber kein Geld
mehr für eine Erdwärmepumpe haben?'
Lutz
Hi,
Martin Kobil schrieb:
dazu gabs vor einigen Wochen in den vdi
nachrichten einen Artikel mit einem sog.
"Experten". Auf die Frage, wie denn sichergestellt
werden solle, dass am nächsten Morgen der Akku
noch genügend gefüllt ist, kam die Antwort "Ganz
einfach, dazu müsse nur das Lademanagement des Kfz
mit meinem Outlook synchronisiert werden." Schon
lange habe ich nicht mehr so herzhaft gelacht.
Gruß, Volker.
Hi,
Christoph Müller schrieb:
Das ist Unsinn. Dir ist möglicherweise nicht klar,
dass, wenn ich eine Beleuchtung mit 100W Leistung
einschalte, diese 100W innerhalb von wenigen
Sekunden durch Regelkraftwerke als Mehrleistung
ins Netz eingespeist werden?
Gruß, Volker.
Volker Staben schrieb:
Automatischer bilateraler Stromhandel für alle! Dann sollen sie doch
einfach zeigen, was sie drauf haben. Wer sollte warum was gegen diese
Beweismöglichkeit einwänden wollen?
Welches Problem hast du überhaupt?
Martin Kobil schrieb:
Solange es bei der Umwandlung von Strom->Wasserstoff->Strom keine
deutlichen Fortschritte gibt, sehe ich das sehr skeptisch. Der
Gesamtwirkungsgrad wäre weit unter 50%.
Da wäre mein Wärmespeicher von der Energiebilanz theoretisch deutlich
überlegen.
Michael
Hi Michael,
Das ist die Denke derer, die mit unflexiblen Großkraftwerken rechnen. Die
brauche die Speicher nicht wegen der Spitzenlast, den die Kunden brauchen,
sondern wegen der Trägheit ihrer Kraftwerke. Windkraft und Solaranlagen sind
aber gar nicht träge. die sind in Sekundenbruchteilen im Zweifelsfall vom
Netz genommen, wenn man weniger braucht. Ergo: Hat man genug davon, dann
braucht man nicht speichern, sondern kann den Bedarf innerhalb weniger
Sekunden anpassen. Ich geb zu, das ist eine andere Denkrichtung. Aber eine,
die recht tauglich funktionieren kann.
Marte
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