Windkraft - thermische Energiespeicher

Thomas Rachel schrieb:


Es gibt dabei in der Tat viele Möglichkeiten, was falsch zu machen. Allerdings: Gefahr erkannt, Gefahr gebannt.

An welche Deckelung denkst du da?

Im Wesentlichen verstehst du das Konzept sehr gut. Allerdings wird die Frequenz sicher nicht die einzige Größe sein, die sich auf den Strompreis auswirkt. In kleinen lokalen Teilnetzen kann man an der Frequenz sowieso nicht nennenswert schrauben, weil dafür einfach die Leistung viel zu gering ist. Weil sich das Meiste im Niederspannungsbereich abspielen wird, wird die Phasenlage und Spannung eine besondere Bedeutung haben.
--
Servus
Christoph Müller
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Moin,
Am 29.12.09 15.05, schrieb Thomas Rachel:

Wenn diese Idee genial wäre, wäre sie seit Jahrzehnten Realität. Den Umkehrschluss halte ich für zulässig.
Volker.
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Volker Staben schrieb:

Viel Lebenserfahrung scheinst du nicht grade zu haben. Darf ich mal nach deinem Alter fragen?
--
Servus
Christoph Müller
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Moin,
Am 29.12.09 15.05, schrieb Thomas Rachel:

Seltsames Marktverständnis. wenn Dein Lieblingsyoghurt im Supermarkt A ständig nicht lieferbar ist, dann bettelst Du mit immer höherem Preisangebot solange, bis A liefert? Oder gehst Du doch eben mal zum Supermarkt B?
Volker.
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Volker Staben schrieb:

Falsche Frage. Es geht hier nicht um Produkt A oder B, sondern nur um ein Einziges, nämlich Strom. Gehst du zum Fischverkäufer, wenn du Strom haben willst? Oder gehst du in den Laden, in dem du kriegst, was du willst?
--
Servus
Christoph Müller
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Moin,
Am 29.12.09 15.05, schrieb Thomas Rachel:

man könnte viel. Die Tatsache, dass die Unternehmen, die die finanzielle Power dazu hätten, es nicht tun, hat möglicherweise Gründe.
Volker.
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Moin,
Am 29.12.09 15.05, schrieb Thomas Rachel:

Wenn. Wieviele Geräte in wievielen Haushalten und gewerblichen Verbrauchern? Zu welchen Kosten pro Gerät? Welchen Anteil am bundesweiten BIP möchtest Du dafür investieren? Und welchen return sollte diese Investition haben?
Volker.
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Volker Staben schrieb:

Wie viele Haare hast du auf dem Kopf? Hast du Bartwuchs? Wenn ja, um wie viele Haare geht es? Lohnt sich eine Schere oder brauchst du einen Rasierapparat? ...
Blöde Fragen kann man immer stellen...
--
Servus
Christoph Müller
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Moin,
Am 29.12.09 15.05, schrieb Thomas Rachel:

Und was passiert Deiner Meinung nach am EEX-Spotmarkt?
Volker.
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Volker Staben schrieb:

Da wird in erster Linie Zukunft gehandelt. Gegenwart eher weniger. Ist somit aus technischer Sicht kein guter Regelkreis.
--
Servus
Christoph Müller
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Moin,
Volker Staben wrote:

Das ist außer die wohl niemand klar. Allen außer dir ist klar, dass diese 100W aus der Rotationsenergie irgendwelcher Elektromotoren im Stromnetz stammt und nicht zu schweigen der Rotationsenergie von Generatoren und Turbinen. Schlimmstenfalls fällt die Netzspannung etwas und alle Lampen werden etwas dunkler.
Ernsthafte Schwankungen treten in etwa mit der Schnelligkeit von einem Viertelstundentakt auf und lassen sich recht gemütlich ausregeln - ja größtenteils auch vorhersagen.
CU Rollo
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Moin ebenso,
Roland Damm schrieb:

Ich weiß wirklich nicht, was an der Netzregelung (hier: Frequenz-Leistungsregelung oder kurz f-P-Regelung) so kompliziert sein soll, dass immer wieder seltsame Meinungen kursieren...
Bei Annahme eines aggregierten Bilanznetzes stellt sich ein stationärer Netzzustand genau dann ein, wenn eingespeiste und entnommene Wirkleistung gleich sind. Jede Änderung der Verbraucherwirkleistung führt zu einer transienten Frequenzänderung, die als Änderung der Regelabweichung an den Standorten der Regelkraftwerke ausgewertet wird und dazu führt, dass die Regelkraftwerke ihre eingespeiste Leistung gemäß Blockstatik ändern. Ein neuer stationärer Netzzustand stellt sich genau dann ein, wenn die Regelkraftwerke die zusätzlich entnommenen beispielhaften 100W gerade wieder zusätzlich ins Netz speisen. Die Rotationsenergie der umlaufenden Massen im Netz ist lediglich ein Speicher. Der neue stationäre Netzzustand nach Laständerung geht mit einer stationären Frequenzänderung gemäß Netzstatik einher.
Es ist klar, dass diese Betrachtung stark vereinfacht ist. So gibt die Annahme eines Bilanznetzes nicht wieder, dass die einzelnen, im Netzverbund nicht beliebig starr gekoppelten, rotierenden Massen Relativbewegungen ausführen, die in der Realität zu zusätzlichen Ausgleichsvorgängen führen. Auch werden sich in der Realität viele Laständerungen überlagern. Weiterhin ist der Selbstregeleffekt des Netzes nicht berücksichtigt, der sich dadurch ergibt, dass viele Verbraucher eine frequenzabhängige Leistung entnehmen. Der Selbstregeleffekt hilft zwar, reicht aber nicht aus, um die Frequenz bei Laständerungen hinreichend konstant zu halten. Ebenso werden die Kopplungen zur U-Q-Regelung (Spannungs-Blindleistungsregelung) nicht berücksichtigt. In Verbundnetzen kommt zusätzlich zur Bedarfsregelung, die grundsätzlich wie oben funktioniert, noch die Regelung der Austauschwirkleistung der Verbundpartner hinzu. Ebenso kommen sekundäre Maßnahmen, bsp. Regelung auf exakt 50Hz durch Sollwertshift, und tertiäre Maßnahmen, bspw. Regelung auf verschwindendes Integral der Frequenzabweichung innerhalb eines Tages, hinzu.
Die zusätzlich dem Netz entnommene Wirkleistung wird also lediglich transient den rotierenden Massen entnommen, innerhalb relativ kurzer Zeit aber von den Regelkraftwerken abgedeckt. Und mit der Netzspannung hat dies (abgesehen von den Kopplungen zwischen f-P-Regelung und U-Q-Regelung, Spannungsabfällen wegen Leitunswiderständen etc.) zunächst einmal nix zu tun.

Definiere "ensthaft". Wenn die kleinen Frequenzänderungen, die gemäß Netzstatik durch Wirkleistungsänderungen hervorgerufen werden, nicht "ernsthaft" wären, würde die gesamte f-P-Regelung nicht funktionieren. Und die spielt sich im Sekunden-Bereich ab.
Gruß, Volker.
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Alle Kraftwerksblöcke hängen mit einer 'einstellbaren' Statik (Xp-Einstellung) am elektrischen Netz. Mit der Statik wird festgelegt wie stark sich ein Block (z.B. Dampferzeuger/Turbine/Generator) an der Frequenzregelung beteiligen soll. Ein Block regelt immer mit einer bleibenden Regelabweichung, weil P-Regelung ohne I-Anteil.
Das Problem sind nicht rotierende Massen, sondern eine möglichst schnelle Laststeigerung/-minderung (z.B. +/- 10%/min) des Dampferzeugers (DE) zu erreichen. Dabei stellt die Dampfdruckregelung bei z.B. Zwangsdurchlauf-DE ein Problem dar, wenn 10% per Vertrag zugesichert aber nicht realisiert werden kann.
--
Grüße JCH




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Hi,
JCH schrieb:

Genau.
Das ist nur eines von vielen, vielen Folgeproblemen... Lass uns mal lieber bei den Grundlagen bleiben, das scheint kompliziert genug zu sein.
Gruß, Volker.
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Probleme aus eigener Erfahrung:
- Dampfdruckregelung (z.B. +/- 5 bar) Dampfschiene: Dampferzeuger-Turbine - Regelungstechnisch gekoppelte Regelkreise beim Dampferzeuger
Dampfdruckregelung: Regelstrecke ohne Ausgleich mit geschätzt einer Verzögerung > 3. Ordnung (Dfgl: ... + A3*y''' + A2*y'' + A1*y' + 0 = C)
Regelkreiskopplungen: Nichtlineare Regelkreise, die sich gegenseitig stören.
Bin dabei trial-and-error Methode auf Berechnen umzustellen, d.h. die Dfgl zu finden (Prozeßidentifikation, Ai=?). Das kann man nicht mit den üblichen Grundlagen schaffen, weil o.g. Dfgl sich nicht physikalisch herleiten läßt.
Natürlich sind die Grundlagen sehr wichtig.
--
Grüße JCH






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Übergangsfunktion:
Zeitlicher Verlauf der Regelgröße y = Istwert - Sollwert (C = Störgröße) bei abgeschalteter Regelung.
Dfgl: A3*y''' + A2*y'' + A1*y' + 0 = C
Die Regelgröße ist stark verzögert und dann konstant ansteigend ohne Ausgleich bei z.B. einer Heißdampfschiene über 530°C, 190 bar und z.B. mehr als 300 t/h Dampfstrom.
Eine Berechnung, die auf gemessenen Daten beruht, ist dann mehr als eine Simulation.
* http://home.arcor.de/janch/janch/_control/20091212-uebergangsfunktion /
Seite 1: Übergangsfunktion (Brennstoff-/Speisewasserzufuhr -> Druckerhöhung) Seite 2: blaue Punkte ist Benchmark Seite 3: Führungsverhalten ohne Störgrößen und ohne Regler Seite 4: Führungsverhalten mit Störgrößen (z) und PID-Regler Seite 5: Nur Störverhalten mit PID-Regler
--
Grüße JCH





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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
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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
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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
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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
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