Hoher Druck *und* hohe Temperatur *und* Langzeitbeanspruchung dürfte ein wenig zu viel des Guten sein.
Ich will keinen Druckspeicher.
Ich halte das Konzept nicht für sinnvoll. Heiße Steine liegen nur "einfach so" herum und sind ziemlich harmlos, während heißes hochgespanntes Gas haufenweise unangenehme Eigenschaften hat, außerdem dürfte die volumetrische Energiedichte erheblich geringer sein.
Bei sehr großen Druckbehältern spielen andererseits die Behälterwände nicht die große Rolle bei den Kosten. Die Wände müssen auch nicht gleichzeitig temperatur- und druckbeansprucht zu sein: Innerhalb des Druckbehälters könnte sich eine Wärmeisolierung befinden, und der Druck wird dann über ein kaltes Medium übertragen.
Bei Großspeichern muß man sich allerdings etwas zur Einteilung in abgeschottete Sektionen o. ä. überlegen, weil man es sich schlicht nicht leisten kann, daß bei einem Störfall Energie im Umfang der Jahresproduktion eines Kernkraftwerks verlorengeht, mal ganz abgesehen davon, daß das auch Folgen für die Umgebung haben dürfte.
Wir haben in D derzeit wohl ca. 3,5 % Wasseranteil an der Stromerzeugung, der sich auch nicht mehr signifikant steigern läßt. Nehmen wir mal eine Versorgungssituation mit
(also weder fossile Energieträger noch Kernenergie)
von insgesamt 640 TWh an und stellen fest, daß WKA ca. 1700 Vollbenutzungsstunden (knapp 20 % - 23 GW installierte Leistung liefern 40 TWh) aufweisen, dann dürften ganz erhebliche Speicherkapazitäten erforderlich sein, die die verfügbaren Kapazitäten von Pumpspeicherkraftwerken bei weitem überschreiten. Speicher- bzw. abschaltbar sind von o. a. Mix nämlich nur ungefähr 30 % (Biomasse, Müllverbrennung usw.).
Die WKA müßten nämlich auf 370 GW ausgebaut werden. Die akkumulierte Gangdauerlinie für Wind kenne ich nicht, aber so gering dürfte der Hochlastanteil gar nicht sein. Zwischengespeichert werden müßten wohl ca. 100 TWh = 4 TWd, fragt sich nur, wie lange durchschnittlich. Kannst es ja mal vorrechenen...
Am Wed, 31 Dec 2008 15:41:24 +0100 schrieb Ralf Kusmierz:
OK - 50% Windstrom ist schon ein seeeeehr dicker Brocken :-)
Ich denke, dass bis etwa 30% Anteil eine Speicherung überschüssigen Windstroms nicht kostendeckend sein kann, und dass es bis dahin billiger ist, wenn die WKAs bei einem Überangebot dann einfach abschalten. Und 30% Windstromanteil halte ich für ausreichend - wer mehr EE-Strom haben will, der muss dann eben z.B. auch geothermische Stromerzeugung in Betracht ziehen, die IMO bestimmt preiswerter ist, als durch Speicherkraftwerke gepufferter Windstrom.
Allerdings sehe ich auch eine Chance für einen noch höheren Windstromanteil, und zwar wenn ein über diese 30% hinaus gehender Anteil für zukünftige Elektroautos genutzt wird. Hier stehen Speicher zur Verfügung, die man durch Preisgestaltung auch bevorzugt zu windstarken Zeiten aktivieren kann.
In sehr ferner Zukunft könnte unsere Stromversorgung IMO so aussehen:
30% Wind
30% Geothermie
15% Biomasse
20% Solar (hauptsächlich solarthermischer Strom aus Nordafrika, kaum PV)
5% Rest
Mehrere Druckspeicher mittlerer Größe würden das ermöglichen. Ab und zu schaltet man einen Druckspeicher ab und lässt ihn vom TÜV prüfen.
Ein weiterer Vorteil der Technologie wäre, dass die Leistung nur durch die Energiewandlung mechanisch-zu-elektrisch begrenzt wäre. Bei Deinem Hitzespeicher begrenzt zusätzlich der Wärmeübergang vom Speicher zum Transportmedium die Leistung. Damit könnten Druckspeicher kurze Lastspitzen ausgleichen.
Oh, da hatte ich nicht erkannt worauf Du bei mikroporös hinaus wolltest. Dachte nur an simpler Wärmespeicherung.
Was im Havariefall durchaus Sinn machen könnte, bedeutet im Einsatzfall allerdings eine deutlich Leistungsbegrenzung oder deutlich erhöhten technischen Aufwand um das gespannte Gas zu entnehmen.
Es wurden schon die verschiedensten Materialien für Latenwärmespeicher getestet. Ein Problem sind doch die extrem grossen Mengen die man braucht.
Im Havariefall würde Energie in Minuten entweichen, die sonst in Wochen oder länger abgerufen würde. Angesichts dieser Leistungsunterschiede wäre eine Drosselung durchaus sinnvoll - sie würde z. B. den Unterschied zwischen einem zerstörerischen Überschallknall und einer relativ langsamen Expansion ausmachen. Das ist auch deswegen relevant, weil eine inhärente Unmöglicheit eines katastrophalen Unfallablauf den Speicher als Sicherheitsobjekt uninteressant machen würde - weder ein militärischer Angriff noch ein terroristischer Anschlag hätte über die bloßen wirtschaftlichen Schäden hinausgehende Effekte.
Ich frage mich allerdings, ob solche speziellen Ausrüstungen überhaupt erforderlich wären: Wenn ein Speichervolumen von 10-100 Mio. m^3 zur Hälfte aus Schotter besteht, dann dürfte so gut wie nichts passieren, wenn die Wand aufgesprengt wird, weil die Trägheit des Gesteins hoch genug ist, um eine explosive Dekompression zu verhindern. Immerhin hätte man sich den eigentlichen Speicher unter einer Abdeckschicht von einigen zehn Metern vorzustellen.
Grundsätzlich werden Speicher kostendeckend betrieben, sonst gäbe es keine Pumpspeicherkraftwerke. Es ist nur ein ökonomischer Unterschied, ob man die Energie, wie beim Pumpspeicherkraftwerk, für lediglich einen Tag oder weniger speichert, oder mit Saisonspeichern über Monate, da ist der Umschlag und damit der Kostendeckungsanteil (der Speicher "lebt" davon, Strom billig ein- und teuer zu verkaufen) der Investitionen einfach geringer.
Man müßte sich mal ansehen (wo kriege ich die Daten her?), welche Ungleichmäßigkeit Windstrom eigentlich aufweist, also wie lang Flauten maximal werden können - ich denke, mit mehr als einem Monat Ausfall braucht man nicht zu rechnen, eher mit einer Woche. Speicher müssen ohnehin sein (weil sie billiger als Spitzenlastkraftwerke sind) - die Frage wäre eben, welche Speichertechnik wirtschaftlich am günstigsten ist, und so ziemlich die höchste Energiedichte nach chemischer Energie (z. B. Wasserstoff) weist nunmal Wärme auf. Potentielle Energie (Pumpspeicher) muß sich da schon ziemlich weit hinten anstellen und ist sehr von der Topographie abhängig (wobei man sich auch da großtechnische Lösungen vorstellen könnte, z. B. in der Tiefsee (ca.
4-5 km) sehr große druckbeständige Behälter zu installieren, die bei Bedarf leergepumpt bzw. geflutet werden - das Hauptproblem wäre der Auftrieb, sie müßten pro m^3 mit 1 t Ballast belastet werden, aber das wäre wohl durchaus realisierbar, und bei hinreichender Größe spielen auch hier die Behälterkosten nicht die herausragende Rolle.
Seit wann ist Geothermie denn regenerativ? Ich kenne sie eigentlich nur als ziemlich ineffiziente (wegen der niedrigen Tmeperaturen) Schweinerei (wegen der Freisetzung von unerwünschten chemischen Komponenten - Schwefelverbindungen, Metalle).
Akkus in diesem Umfang dürften nicht realisierbar sein, außerdem wäre das zusätzlicher Energiebedarf.
Wo sollen die Geothermiepotentiale denn herkommen, und was soll man mit dieser wertlosen Niedertemperaturwärme anstellen? Und für Strom aus Nordafrika braucht man Leitungen, die derzeit noch gar nicht realisierbar sind (nicht, daß ich mir nicht schon Gedanken über ein weltumspannendes 10-MV-Netz gemacht hätte (eine Nord- (Island, Neufundland) und eine Süd- (Brasilien, Westafrika) Atlantikquerung, zwei Mittelmeerquerungen (Gibraltar und Straße von Sizilien), Beringstraße und eine Leitung von Hinterindien über die Philippinen nach Australien und Neuseeland und von dort weiter über die Antarktis nach Feuerland - Leitungen von Japan nach Korea und über die Kurilen nach Rußland müssen natürlich auch sein, nur Ozeanien, die Midway-Inseln und Hawaii haben leider Pech gehabt), aber das ist schon noch ein bißchen Science Fiction).
Am Wed, 31 Dec 2008 23:43:44 +0100 schrieb Ralf Kusmierz:
So weit es um menschliche Zeithorizonte geht, ist Geothermie unerschöpflich.
Ich nicht. Das italienische Bahnnetz wird seit über hundert Jahren mit geothermisch erzeugtem Strom betrieben, und da kostet die kWh ungefähr einen Cent.
In Deutschland sind die Bedingungen nicht ganz so günstig, aber zu Kosten von 10 bis 15 Ct/kWh sind sehr große Potentiale erschließbar. Hier kann man mehr dazu lesen:
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Beiudes halte ich für falsch. Aus welchem Grund sollte man denn nicht in der Lage sein, Akkus in ausreichendem Maße zu bauen? LiIonen-Akkus bestehen aus billigen, überall preiswert verfügbaren Materialien.
Und unser Energiebedarf würde durch Elektroautos sogar drastisch sinken. Laut einem Spiegel-Artikel würde der Strombedarf in Deutschland gerade mal um nur 16% steigen, in einer groben Kalkulation kam ich selbst auf 20%. Dafür würden wir - bis auf LKWs, Schiffe und Flugzeuge - kein Erdöl mehr brauchen. Selbst wenn wir den Strom durch Verbrennen von Benzin und Diesel in Kraftwerken anstatt in Autos erzeugen würden, würde unser Erdölverbrauch um ca ein Drittel verringert.
Lies den oben angegebenen Link.
Natürlich sind die realisierbar. Warum denn nicht? Und diese Stromleitungen würden weniger kosten, als wir gerade eben mal zur Rettung des deutschen Bankwesens bereit gestellt haben.
So weit es um menschliche Zeithorizonte geht, ist sie das gerade nicht: Wenn man den gespeicherten Wärmevorrat einer Formation "abgebaut" hat, ist Schicht: Das hat sich erst wierder nach Millionen Jahren regeneriert. Insofern ist Geothermie fossil.
Glaube ich nicht. Da wird in suspekter Weise mit versunkenen Kosten operiert.
Li ist ungefähr so häufig wie Pb und dementsprechend teuer.
Der *Primär*energiebedarf. Der Stromverbrauch der E-Autos ist aber ein zusätzlicher und erfordert entsprechend zusätzliche Kraftwerks- und Netzkapazitäten.
Das ist mir deutlich zu optimistisch: Die Kosten werden unterschätzt und die möglichen Folgen (s. Staufen) verharmlost (z. B. kein Wort über NORM-Freisetzungen). Und die Temperaturniveaus sind einfach lächerlich - rechne mal den Carnotwirkungsgrad für To = 100 °C aus. Vielleicht als Agrotherm-Projekt mit etwas Abfallstromproduktion geeignet - gut, wenn's die Erträge steigert, warum keine einheimische Ananas und mehr Wein...
Nach dem Bericht hat Geothermie einen ähnlichen Zeithorizont wie die Kohle, wird aber eine großflächige Industriewüste hinterlassen (alles mit riesenhaften Leitungen verrohrt) und zudem den ganzen Untergrund durcheinanderbringen. Da das Potential im übrigen hauptsächlich in der Wärmenutzung liegt, muß man schon sehr zurückhaltend damit umgehen, denn die ist (außer bzgl. Agrotherm-Projekten) nur siedlungsnah möglich (mal abgesehen davon, daß es in D kaum siedlungsferne Regionen gibt).
Es existiert weltweit keine einzige Referenzanlage. Man kann sowas wie das Baltic Cable ein bißchen hochskalieren, aber das stößt irgendwann an natürliche Grenzen. Für 10-MV-Betriebsmittel dürfte es nicht einmal Prüfgeräte geben.
Prognosen sind schwierig, vor allem, wenn sie die Zukunft betreffen, und Kostenschätzungen liegen immer ein bis zwei Größenordnungen zu niedrig.
Am Thu, 01 Jan 2009 07:28:10 +0100 schrieb Ralf Kusmierz:
Das Problem wird sehr simpel gelöst: man entnimmt nur so viel Wärme, wie von tiiefer unten nachrückt. Und diese Kenngröße definiert das ausschöpfbare Potential von Geothermie. In der Studie des TAB kannst Du die Zahlen dazu sehr ganu nachlesen.
Unwahrscheinlich. Es gibt außer in Larderello auch anderswo auf der Welt andere, eben so kostengünstig ausschöpfbare Potentiale an Geothermie, und die Betreiber dort müssten dann ja auch allesamt lügen.
Das spielt absolut keine Rolle, denn für einen Akku mit der Speicherkapazität von 1 kWh benötigt man derzeit nur 40 Gramm Lithium, mit Tendenz dazu, in Zukunft nur noch 4 Gramm zu benötigen! Für einen Blei-Säure Akku mit derselben nominalen Kapazität (die ist faktisch nur zur Hälfte nutzbar) benötigt man aber ca 15 kg Blei.
Ja, natürlich. Und diese werden an der Stzromtankstelle genau so bezahlt wie heute Benzin an der Benzintankstelle - mit dem Unterschied, dass man - fairerweise natürlich ohne jede Anrechnung von Steuern und Abgaben - den Strom pro Kilometer Autofahrt eben zu etwa 1/5 der Kosten des Preises von Benzin kriegt.
Wirkungsgrade sind bei EE völlig irrelevant, da hier der Umwelt ja keine Primärenergieträger dauerhaft entzogen werden und die Energie an sich kostenlos zur Verfügung steht. Bei EE-Strom geht es immer nur um die Kosten der Anlagen und den sich daraus ergebenden Stromerzeugungskosten.
Da scheinst Du nicht ganz auf dem Laufenden zu sein. Die mit 1.700 km derzeit längste HGÜ-Leitung steht seit 1979 in Zaire, sie hat eine Übertragungsleistung von 560 MW. Anlagen mit Übertragungsleistungen über
6.000 MW gibt es schon seit über 25 Jahren. Die Spannung liegt immer sehr weit unterhalb Deiner 10 MV, selbst die neuste in China derzeit gebaute
1.400 km lange Leitung mit 5.000 MW Übertragungsleistung arbeitet mit "nur"
800 kV.
Ja, aber das macht nix, weil dasselbe auch für die Entwicklung der Preise für fossile Energieträger und für den Strompreis gilt :-)
Bei der Tiefe wäre es nur nochr und 0,5 Tonnen ;-)
Hmm - es gibt ja nun doch einige stillgelegte Gasometer. Vielleicht könnte man die teilweise demontieren, off-shore wieder montieren und dann in der Tiefsee versenken. Dann haben die glatt 100 bis 200Mio Nm³ H2-Speichervermögen.
Damit kann man, prinzipiell, zumindest sehr gut Heizenergie abdecken. Wie hoch der Temperaturgradient ist hängt von der lokalen geothermischen Tiefenstufe und der Bohrlochtiefe ab. Es gibt ja nun schon (Versuchs-)Anlagen die mit einigen km Teufe betrieben werden.
Die Studie bestätigt meine Aussage, daß es keine regenerative Energie ist.
Ok, das ist ein Argument. (Wenn's mich auch wundert: Da müßten dann dramatisch hohe Bindungsenergien im Spiel sein, oder das Blei sehr schlecht ausgenutzt.)
Letzteres ist allerdings der Punkt dabei - der Kühlwasserbedarf ist außerdem nicht zu vernachlässigen (und Luftkühler sind riesig).
Hallo! Das sind Freileitungen! Die werden sich offshore kaum realisieren lassen, da braucht man Seekabel.
Und entsprechend niedrig sind die Übertragungsleistungen (was sind schon 5 GW?). Für globale Energie-Backbones hätte ich gerne 10 MV, die
10 TW übertragen können, und weil das ca. 1 MA Strom ist, macht man das dann sinnvollerweise mit supraleitenden Leitungen, die demzufolge keine Stromwärmeverluste haben.
(Bevor sich jetzt - zu recht - E-Techniker aufregen: Die natürliche Leistung von Kabeln ist selbstverständlich sehr viel höher als die von Freileitungen - nicht ausgenutzt wird sie wegen der hohen Stromwärmeverluste, die aber bei supraleitenden Strecken wegfallen. Über supraleitende Seekabel mit sehr hohen Stromtragfähigkeiten sollte man deswegen ernsthaft nachdenken - die Leiter müssen aber eine stark vermaschte Struktur aufweisen, damit es keinen Ärger mit Quenching gibt. Die Betriebsspannung auf nicht viel mehr als 1 MV zu beschränken, wäre sinnvoll, weil man dann mit wenigen 10 cm Isolierung auskommt, die man wegen der Wärmeisolierung ohnenehin braucht. Natürlich müssen alle paar zehn km in die Leitung He-Kompressoren zum Kühlen eingebaut werden. Und außerdem interessiert die natürliche Leistung gar nicht, weil man HGÜ verwendet.)
Allgemeine Preisänderungen wegen gestiegener Energie- und Rohstoffkosten kommen aber zu den Unsicherheiten noch dazu.
Am Thu, 01 Jan 2009 15:12:59 +0100 schrieb Ralf Kusmierz:
Schau Dir doch mal an, an welcher Stelle im Periodensystem Li steht :-)
Naja, die Kosten der Erzeugung geothermischen Stroms werden aus diesem Grund ja auch auf das mindestens Dreifache der Kosten für Kohlestrom geschätzt - und das auch nur, sobald die Technologien erprobt und in großem Maßstab angewendet werden. Wir machen es wie immer bei solchen Sachen: wir fangen klein an und sehen erst mal, ob die Theorie in die Praxis übertragbar ist ...
Da ändert sich nichts Prinzipielles. Eher wird die Übertragungsleistung steigen ...
Naja, niemand hindert Dich, 10 Kabel parallel zu verlegen :-)
Ich kann die Kosten für diese Anlagen und Leitungen nicht selbst abschätzen, sondern muss mich da auf Aussagen Dritter verlassen. Die DLR - dort arbeiten nicht nur Deppen und Lobbyisten - schätzt die Kosten für das Desertec-Projekt bis 2050 auf 400 Mrd Euro, um den *gesamten* Strombedarf Deutschlands bzw 1/6 des Bedarfs der EU durch Wüstenstrom zu decken. Von dieser Summe entfallen 350 Mrd auf die Anlagen und 50 Mrd auf die Kabel.
Am Thu, 01 Jan 2009 15:17:39 +0100 schrieb Ralf Kusmierz:
Die kompimierte Luft in dieser Tiefe hat eine viel größere Masse als unkomprimierte Luft, und deshalb wird sehr viel weniger Ballast als 1 to/m^3 benötigt. Die Berechnung, wie viel das genau wäre, erspare ich mir.
Man bräuchte übrigens auch keine Druckbehälter - stinknormale Ballons würden genügen. In die pumpt man mit überschüssiger Energie Luft von oben rein, und lässt die Luft dann zu Spitzenlastzeiten wieder ab ...
Wenn die Supraleitung mit Liq-He-Kühlung realisiert werden soll/müßte ist das gnaze auf langer Sicht zum scheitern verurteilt. Die Ressourcen gibt dafür nicht.
He ist ein Abfallprodukt einiger weniger Erdgasquellen.
Supraleiter im Bereich von LiN2 wären da schon interessanter.
Schonmal darüber nachgedacht welcher Druck in 4 bis 5km Tiefe anliegt und welche Dichte sich durch diese Kompression ergibt? Anhaltspunkt: Dichte Luft bei ca. 20 °C rund 1,2kg/m3
Solarwasserstoff speichern?
Warum? Aus meiner Sicht gelang den Ingenieuren schon wesentlich herausfordernde Wasserprojekte.
Z.T. wird sie bei entsprechender Siedlungsdichte nah am Point-off-use gefördert werden können. Woanders wird es halt auch über ausgedehntere Fernwärmeleitungen gehen (können).
Du kannst Dich ja mit den Leitern div. Projekte anlegen und denen Diletantismus vorwerfen. Hier mal ein link zu einem von der RWTH Aachen:
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oder vielleicht mit direktem kommerziellem Hintergrund in der Schweiz:
Die allwissende Müllhalde hat mir verraten, daß Erdgas und Öl He fast im Prozentbereich enthält und 1995 in den USA fast eine Mrd. m^3 produziert wurden. Reicht nicht?
Stimmt, man sollte sinnvollerweise von Hochtemperatur-Supraleitern ausgehen.
Aber trotzdem: 208:7, das ist ein Verhältnis von 30:1. Wie kommst Du da auf 15 kg : 4 g?
Da schau her - wie war das mit 1 Ct. für die italienischen Bahnen?
Seekabel sind aber ein bißchen teurer als Freileitungen. Und wegen der massiven Isolierung steigt die übertragbare Leistung natürlich nicht (wenn man konventionelle Leiter hat, die gekühlt werden müssen - Freileitungsseile erreichen Betriebstemperaturen über 100 °C (der momentane Strom läßt sich mit etwas Erfahrung am Seildurchhang ablesen)).
Ein teures Vergnügen...
Sie wollen also die Gibraltarstraße (15 km) mit Seekabeln queren oder gar die Straße von Sizilien (160 km)? (Das Baltic-Cable ist 250 km lang, faßt aber lediglich 600 MW, tägliche Benutzungsgebühren ca.
50.000 Euro (etwa 100 EUR/(MW*d), was ca. 1 ct/kWh ausmacht). Für o. a. Kapazität reicht das nicht.)
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