Am Mon, 07 Feb 2011 15:57:23 +0100 schrieb Uwe Hercksen:
Ja, das ist bekannt und wurde hier auch erwähnt. Aber die Kosten dafür - und nur um die geht's bei Vergleich zwischen regenerativen Stromerzeugungsarten, dürften mindestens gleich hoch wie beim Wärmespeicher liegen. Die Methansynthese erfolgt mit bestenfalls 60% Wirkungsgrad (zu bislang noch unbekannten Kosten), und das Methan kann bestenfalls mit 60% Wirkungsgrad wieder in Strom zurückverwandelt werden. Macht einen Gesamtwirkungsgrad von bestenfalls 36%, abzgl. der Speicherung im Gasnetz.
Interessant wäre das aber, wenn sich Elektrofahrzeuge sich nicht durchsetzen und PKWs dafür mit Methan betrieben werden. Die Infrastruktur steht dafür, und die Umrüstung der PKWs ist einfach.
Am 07.02.2011 14:14, schrieb Ralf . K u s m i e r z:
Willst du mit solchen Sprüchen Karriere machen?
Aus meiner Sicht richtig.
In meinen Augen sind Brennstoffe Energiespeicher. In deinen auch?
Was verfolgst du mit solchen Vereinfachungen?
Du scheinst vorauszusetzen, dass die Menschen außer Geld keine weiteren Wünsche hätten. Wenn dem so wäre - wieso kaufen sich manche Menschen Luxusgüter und andere nur das absolut Notwendige?
Du setzt eine nicht reale Bevölkerung voraus. Dazu noch deine Vereinfachungen - was soll da noch Sinnvolles rauskommen bzw. aus welchem Grund sollte es besondere reale Relevanz haben?
Wenn er im nächsten Atemzug Stromlieferant sein kann, dann kommt's ihm nur drauf an, dass er mit der Stromlieferung möglichst mehr verdient, als er selber ausgibt. Muss nicht mal unbedingt über die Stromabrechnung laufen, die allerdings meistens recht nützlich sein dürfte. Aber es geht u.a. auch um Prestige, Selbstdarstellung, Sicherheit bei Netzausfall, Nutzung SEINER ganz speziellen Besonderheiten z.B. spezieller Energiequellen. Ist alles nichts für dein stark vereinfachtes Denkmodell. Dabei werden mit derlei Dingen wirklich viele Milliarden umgesetzt.
Wenn man die Welt hinreichend stark vereinfacht, dann schon. Malt ein Künstler ein Portrait. Erst die Umrisse, das Gesicht, die Nase, linker Nasenflügel, Nasenhaar - Hurra fertig! Aber was ist mit dem rechten Nasenloch, den Augen, dem Mund, Kinn, Stirn, Haaransatz usw? Alles vor lauter Vereinfachung übersehen. Meinst du wirklich, dass ein solches Portrait besondere Anerkennung finden wird?
In einem hinreichend stark vereinfachten Modell. Tatsächlich leben wir allerdings in der realen Welt.
Etwa so, wie sich manche einen Fiat 500 und andere einen Ferrari leisten. Wie bringst du diese nicht grade unerhebliche Bandbreite in deinem vereinfachten Modell unter? Da geht es nicht um Faktor 1,2, sondern um den Faktor 100, um den du damit daneben liegen kannst. Ich weiß nicht so recht, ob man sowas noch einfach vernachlässigen kann.
Das sollte möglichst so erfolgen, dass die Preise auch beim letzten Netzteilnehmer noch ankommen. Und zwar in beiden Richtungen und in Echtzeit als An- und Verkaufspreis. Dann kann jeder Einzelne seine eigenen Schlüsse draus ziehen. Ein Vorbeter, der einem erklärt, was richtig und was falsch ist, braucht man dann nicht mehr. Dann kann sich nämlich jeder selbst seinen Reim drauf machen und sich überlegen, wie er drauf reagieren will.
Wer ist in deinem vereinfachten Szenario "man"?
Was spricht gegen Echtzeit? Was spricht gegen einen echten technischen Regelkreis, der dafür sorgt, dass das Verhältnis zwischen Angebot und Nachfrage immer auf 1 gehalten wird? Regler mit Totzeiten sind i.d.R. sehr unbeliebt, weil sie schwer in den Griff zu bekommen sind. Wieso sollte man sich also sowas ans Bein binden, wenn es gar nicht notwendig ist? Dein Tag im Voraus ist ein ganzer Tag Totzeit. Die damit verbundenen Probleme müssen dann über ein eigenes System des besonders kurzfristigen Handels wieder ausgebügelt werden. Wozu also zwei Systeme unterhalten, wenn ein's viel besser funktioniert?
Was immer man unter "hinreichend" verstehen will. Ich kann ich schlecht vorstellen, dass man negative Strompreise auf der Produzentenseite wünscht. Trotzdem vorgekommen. So ganz toll scheint das System also doch nicht zu funktionieren. Richtiger wäre wohl "man kann damit leben".
Sind die alle rational? Oder ist das auch wieder so eine vereinfachende Annahme, die einfach nicht der Realität entspricht? Mit idealisierten Annahmen kann man m.E. vieles besser verstehen. Trotzdem sollte man sich im Klaren darüber sein, dass man es nun mal mit massiv vereinfachten Dingen zu tun hat, die die Realität nur mit Hängen und Würgen beschreiben können. Da hilft alles Wutschnauben nichts und auch nicht, wenn man Andere als doof bezeichnet oder sonst wie lächerlich machen will. Das wäre nämlich eine komplette Themaverfehlung.
Kommt drauf an, wem man die Entscheidung überlassen will. Da Menschen häufig unsachlich entscheiden, wird was Anderes passieren als wenn man das Gleiche individuell programmierten Automaten überlässt.
Könnte aber auch sein, dass L1 zum Verzicht bereit ist. Dann müssen die Speicher nicht einspringen.
ist das nicht eine irreale Annahme?
Im Elfenbeinernen Turm schon. Aber im richtigen Leben?
von welchem Szenario schreibst du? Theorie oder Realität? Diese "unendlich vielen miteinander konkurrierenden Anbieter" sind de facto grade mal 4. Da braucht man nicht mal verbotene Absprachen, um als Monopolist aufzutreten und die Preise in die Höhe zu treiben.
Vorausgesetzt, dass das ganze Geschehen auch alle mitbekommen. Dem ist im richtigen Leben aber nicht so.
Wenn alles hinreichend stark vereinfacht ist. Wir haben allerdings in der Realität zu leben und nicht im Elfenbeinernen Turm.
theoretisch. Praktisch sind die Wiederanfahrkosten allerdings meistens so hoch, dass man die Kiste selbst bei schlechten Strompreisen weiterlaufen lässt. Man vielleicht die Leistung etwas zurückfahren, aber kaum ausschalten. Dafür sind die Anlagen zu groß.
Sag' ich doch.
Die Herstellungsmethoden scheinen dich nicht zu interessieren. Demnach muss ein Fernseher, der von Grund auf neu entwickelt und in Handarbeit hergestellt wird und ein Gerät aus Großserienproduktion das Gleiche kosten. Ehrlich gesagt, hätte ich da eine Preisspreizung um den Faktor
100 bis 1000 vermutet. Mehr würde mich auch nicht wundern. Theorie und Praxis...
Was ist schon der Faktor 2, wenn es um 100 oder 1000 geht?
Das Monopol des Kapierens und Verstehens hat hier eh' nur einer.
Was erwartest Du da? Dazu sag ich mal lieber garnichts.
Aber ich habe ein bisschen mit Matlab und Simulink gerechnet und wiederhole nochmals meine Einschätzung:
Im ursprünglich von Dir angedachten Konzept (5000 Tonnen, Temperatur
1300°C bis 700°C, 10 cm Mineralwolle) wird Dein Speicher einen reinen thermischen Speicherwirkungsgrad von ca. 41% über einen Speicherhorizont von 21 Tagen aufweisen. Multipliziert mit dem Wandlungswirkungsgrad 55% zurück in elektrische Energie ergibt sich ein Gesamtspeicherwirkungsgrad (elektrisch zu elektrisch) von 22%.
Nachdem Du auf 20 cm Mineralwolle verdoppelt hast, verbessert sich die Situation: der Gesamtspeicherwirkungsgrad (elektrisch zu elektrisch) erhöht sich auf 36%. OHne Wärmebrücken gerechnet, ohne Strahlungsverluste, ohne Eigenbedarf.
Die - ja nicht nur von mir - formulierte These, dass der von Dir konzipierte thermische Speicher als saisonaler Speicher ungeeignet ist, halte ich aufrecht. Bei direkter solarthermischer Nutzung sieht das sicher anders aus, ansonsten sehe ich thermische Speicher eher bei den niedrigeren Temperaturen der aktuell laufenden Forschungsprojekte.
Die übrigen, größtenteils bekannten, Vorbehalte lohnen angesichts dieses Sachstandes wohl nicht einmal die genauere Analyse. Auf die Gefahr, mich teilweise zu wiederholen:
Du hast nicht verraten, wie Du Deine 5000 Tonnen thermisch isoliert aufständern möchtest.
Überhitzter Wasserdampf ist schon bei 550°C oder 700°C ein wenig angenehmes, aggressives Medium. Wie das bei 1300°C aussieht, vermag ich nicht abzuschätzen - günstiger eher nicht. Nahezu alle Materialfragen hierzu werden vermutlich mit nicht geringem Aufwand erst zu klären sein.
Vermutlich weiß kein Anlagenbauer auf der Welt, wie man einen solchen Dampferzeuger konzipiert. Dagegen sind die Verhältnisse im Feuerraum eines fossil thermischen Kraftwerks mit strahlungsdominiertem Wärmeübergang bei ziemlich konstanten Temperaturen geradezu paradiesisch gemütlich.
Völlig offen lässt Du, wie Du Deinen Wasserdampf von 1300°C auf
550°C bringen möchtest. Vermutlich nicht durch Herunterkühlen mit eingespritztem Kaltwasser, wie man es bei der Frischdampftemperaturregelung bei manchen Kraftwerken tut. Also wirst Du einen Zwischenkreis benötigen. Damit sind möglicherweise in der heißen Zone Stellglieder, Ventile, Ventilantriebe, ... nötig. Der Zwischenkreislauf wird einen Zwangsumlauf benötigen. Also eine Pumpe incl. Antrieb in der heißen Zone. Der Eigenbedarf reduziert den Speicherwirkungsgrad.
Fast die gesamte Messtechnik - Temperaturen (unproblematisch), Durchflüsse, Ventilstellungen, Drücke) muss in der heißen Zone überleben. Geht sicher, ist aber kostenaufwendig. Bei geschätzten
1000 (analogen und digitalen) Signalen sind da allein locker 3 Mio. ? vergraben. Bei den Temperaturen wird nur Fluidik oder Hydraulik funktionieren. Und jede Leitung ist eine Wärmebrücke.
Eine hinreichend homogene Temperaturverteilung und eine hinreichend enge thermische Kopplung von Heizung und Speichermedium einerseits und Speichermedium und Ausgangsseite andererseits muss sichergestellt sein.
Die ganze Kiste wird sich thermisch ordentlich ausdehnen. Gut - hat man im Feuerraum von fossil thermischen Kraftwerken auch im Griff, das Problem wird aber hier eher nicht einfacher zu lösen sein.
Der Speicher muss reparierbar und wartbar sein.
Speisewasser ist ein hochreines Medium, das aufwendig aufbereitet wird. Niemand wird das einfach so durch irgendwelche Brocken Speichermedium rieseln lassen.
Die Kapitalkosten, die Du abschätzt, erscheinen mir unrealistisch gering, selbst nach Deiner Erhöhung um den Faktor 5. Lass mich mal den advocatus diaboli spielen: eine serienreife Entwicklung erfordert 30 Jahre Arbeitszeit eines 30köpfigen Teams. 900 Mitarbeiterjahre zu je 200.000?, Aufschlag 100% als Marge des Entwicklungsdienstleisters, umgelegt auf 30 Anlagen bedeuten 12 Mio. ? per Speicher. Incl. des Kapitaldienstes während der Entwicklungszeit 18 Mio ?. Der Speicher muss dann noch gefertigt werden - das gibt es nicht zum reinen Materialpreis, sondern das ist anspruchsvollster Anlagenbau. Ich habe keine Ahnung, ob das realistischer ist - ich sage nur: so könnte man auch rechnen. Meine Kristallkugel ist bei der Kalibrierung.
Berührende Medien mit den von Dir angedachten Temperaturen sind m.W. nicht Stand der Technik. Allein die Erlangung der Betriebsgenehmigung solcher Anlagen ist eine separate Riesenbaustelle und ein schwarzes Loch für Arbeitsstunden.
Diese Liste könnte man fast beliebig fortsetzen. Aber auch da wiederhole ich mich.
Fazit? Tja, was soll man noch dazu sagen. Mehr "Fundiertheit" kann ich nicht bieten. Du musst diese Einschätzung ja nicht teilen. Aber Du hast gefragt - mMn sind das genügend Gründe dafür, warum es solche Speicher nicht gibt. Die Tatsache, dass es sie tatsächlich so nicht gibt, mag jeder in eine kausale Relation bringen.
Also EOD für mich und einen schönen Abend für alle.
Wenn Du mit Heizwendeln effektiv Feststoffe/Flüssigkeiten heizen möchtest hast Du die Wendeln eh im Material liegen. Bei Metallen/Salzen würde sich der Kurzschluß vermutlich nur durch eine Beschichtung (z.B. Quarz?) vermeiden lassen.
Diese werden allerdings auch daran interessiert sein das der Verkauf nur dann erfolgt wenn die Produktion nicht mehr nachkommt.
Natürlich. Es ist doch nur die Frage wer sie umlegen muß.
Mir ist klar was Du meinst. Dazu muß Schottland nur erstmal vergleichbare Kapazitäten errichten. Dazu bedarf es auch Wetterlagen die so ablaufen. Ist es für Tage über ganz Europa oder nur über teilen überhaupt windig funktioniert es nicht.
So ganz neben bei. Was ist den mit den Britten dazwischen? SCNR
Derjenige, der das nicht begreift, bist (u. a.) Du. Dazu brauchtest Du einfach nur mal das Wort "kostet" inhaltlich zu analysieren. Für die konkrete Entscheidung, ob eine vorhandene Anlage nun eingeschaltet wird oder nicht, sind dafür maßgeblich nämlich nur die variablen Kosten, und die sind bei WKA und KKW nun einmal gleichermaßen (annähernd) null, denn sowohl der Brennstäbeabbrand wie auch der Lager- und Getriebeverschleiß der WKA sind vernachlässigbar.
Das ist mitnichten egal, weil die zeitabhängige Leistungsvariation nämlich der entscheidende Punkt für die Wirtschaftlichkeit der Konkurrenten sowie variabler Verbraucher ist. Es geht völlig an der Realität der Grenzkostenbetrachtung vorbei.
"Hätte ich gerne" ist in der Ökomomie überhaupt kein Argument.
Am Mon, 07 Feb 2011 19:06:06 +0100 schrieb Volker Staben:
Es gibt ein altes Prinzip, das Du mit Deiner Rechnung wieder mal vollauf bestätigst: Wenn man einer Modellierung unsinnige Annahmen zugrunde legt, dann kommt auch nur Unsinn hinten raus.
Typischerweise wird man den Speicher ständig hoch und runter fahren. Speicherzeiten über 24h dürften schon selten sein, 3 Wochen kommen wohl höchstens einmal im Jahrzehnt vor. Genaueres aber sagt Dir gerne der Herr Kachelmann.
Bei einer Dämmung, die 0,5% der Speicherenergie pro Tag verliert, sind selbst nach 21 Tagen noch 90,5% der eingelagerten Wärmeenergie vorhanden. Multipliziert mit dem Wandlungswirkungsgrad 55% (ich bin bekanntlich von nur 45% ausgegangen) ergibt das einen Gesamtspeicherwirkungsgrad (elektrisch zu elektrisch) von 49,8%.
Tatsächlich sind wir ja aber von 2000 Volllaststunden der Energieabgabe ausgegangen. Das macht demnach eine mittlere Speicherdauer der eingelagerten Energie von 4 Tagen. Da werden dann noch 98,5% der eingelagerten Energie genutzt, was einen Gesamtwirkungsgrad (elektrisch zu elektrisch) von 54,2% ergibt.
Davon aber völlig abgesehen ist der Wirkungsgrad nur von zweitrangiger Bedeutung. Relevant sind die Kosten. Dabei bin ich in meiner Ausführung schon vom denkbar schlechtesten Kostenansatz ausgegangen, als ich Ankaufspreise von 6 Ct/kWh ansetzte. Wie sich die Marktpreise bis 2050 einpendeln werden, kann ich aber auch nicht vorhersagen - die von der IWES angesetzten 3,5 Ct/kWh sind nicht ganz so aus der Welt. Damit wäre der Strom aus dem Wärmespeicher sogar kostengünstiger als aus deutschen Pumpspeicherkraftwerken.
Am Mon, 07 Feb 2011 19:41:46 +0100 schrieb Ralf . K u s m i e r z:
Naja, keiner verlangt von Dir, simple Zusammenhänge zu begreifen. Du kapierst nicht, dass Du versuchst, die betriebswirtschaftliche Existenzfähigkeit der Speicheranlage zu ermitteln, während ich die volkswirtschaftliche Kostenrechnung der Umstellung auf EE-Strom anstelle.
Wenn es mir um die betriebswirtschaftlichen Aspekte ginge, dann bräuchte ich nur den aktuellen Einkaufspreis von Strom zu nehmen, den Pumpspeicherkraftwerke bezahlen, denn gegen die muss der Betreiber wirtschaftlich bestehen können. Dabei kann es mir dann völlig egal sein, wie der Strom pdouziert wird.
Aber eben darum geht es: die Politik greift in den Markt ein und forciert den Umstieg auf EE. Das kostet die Verbraucher gegenüber der aktuellen Situation insgesamt mindestens so viel mehr, wie die in den Markt gepushten EE-Stromversorger an höheren Gestehungskosten haben.
Und das dürfte auch noch stimmen, wenn man ihn nicht aus der Luft, sondern aus Kraftwerksabgasen nimmt. Bloß gibt es die in einem regenerativen Szenario gar nicht. Damit würde man sich den Mummenschanz mit dem Methan sparen und lieber gleich den Wasserstoff auf Flaschen ziehen. Alternativ könnte man natürlich Kohlenstoff als Vehikel einsetzen und da, wo das Methan verbraucht wird, gleich wieder einsammeln und zurück transportieren. Halte ich nur für völlig realitätsfern.
Energie transportiert man am zweckmäßigsten als Strom. Und wenn es eine Speichernotwendigkeit gibt, dann transportiert man das Speichermedium am besten nicht, sondern verstromt die erzeugte Energie bei Bedarf wieder. (Energietransport per Wärmeträgermedium wäre aber auch zu überlegen.)
Mich würde interessieren, wie das baulich realisiert werden soll.
Ohne Rechnung stelle ich mir vor, das das Rechenergebnis, das Du uns oben präsentierst, abhängig von der Geometrie ist. Welchen Speicherkörper stellst Du Dir vor? Welche Abmessungen?
Wenn man 1 kg "gut wärmespeichernde", heiße Masse mit 10cm Wärmedämmung umgibt, wie heiß ist es an der Außenseite der Wärmedämmung nach einer Weile? Wenn man 1000t "gut wärmespeichernde", heiße Masse mit 10cm Wärmedämmung umgibt, wie heiß ist es an der Außenseite der Wärmedämung nach einer Weile? Hängt auch von der Form und dem umgebenden Material ab, oder? Wie heiß wird es denn außen? Sollen die Speicher ober- oder unterirdisch gebaut werden? Wären thermische Wirkungen auf ein oberirdisches Tragwerk oder den Boden bei unterirdischer Bauweise nicht wahrscheinlich? Wie geht man damit ingenieurmäßig und sozial verantwortlich um?
In welchen Abmessungen sollen solche Speicher gebaut werden? Oberirdisch oder unterirdisch?
Die Fragestellung an sich ist der Auseinandersetzung wert.
Ein Laborversuch zum erzielbaren Wirkungsgrad müsste doch auch im "Badewannenformat" realisierbar sein, oder?
Am Mon, 07 Feb 2011 21:58:15 +0100 schrieb Georg Matejko:
Die notwendigen Abmessungen natürlich, um die gewünschte Menge Wärme speichern zu können. Für die Speicherung von 1 GWh Wärme bei delta_T von
1000K in Sintermagnesia benötigst Du beispielsweise einen zylindrischen Speicher von je 13 Meter Durchmesser und Höhe. Ein kleiner Stahlklotz von 1 to Gewicht für zuhause könnte 140 kWh speichern. Ein Stahlklotz von 1 Kubikmeter schon 1 MWh.
Die Wärme geht über die Fläche verloren. Rechne Dir die Fläche aus und den U-Wert der Dämmung, und schon weisst Du Bescheid:
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Wenn die Wärme nicht von der Außenhaut der Dämmung abgeführt wird, dann wird sich "nach einer Weile" ein Temperaturgleichgewicht zwischen Innen und Aussen einstellen, wenn die Weile nur lang genug ist. Und wenn die Wärme abgeführt wird (was bei einem in der Landschaft stehenden Speichergebäude recht effektiv geschieht), dann ist nach einer hinreichend langen Weile die Innentemperatur des Speichers genau gleich der Umgebungstemperatur.
Der Trick einer guten Dämmung besteht darin, diese hinreichend lange "Weile" möglichst weit in die Zukunft auszudehnen.
Das stimmt natürlich, aber der Speicherbetreiber lebt von der Höhe der Schwankungen. Rechnet man die fälschlich klein hält man zu Unrecht den Speicherbau für unwirtschaftlich. Rechnet man sie andererseits zu groß investiert man in Bauruinen. Ich stimme Dir aber zu, neue Businessmodelle lieber nicht auf zu optimistischen Annahmen zu fundieren.
Genau. Du denkst Dir ein übertrieben aufwendiges Speicherkonzept aus, das wegen einer unsinnig hohen Maximaltemperatur unnötig hohe Halteverluste hat. Und dann rechnest Du Dir den Speicher schön, weil er pro Minute nur ppm Verluste hat.
Da ist die Fachwelt eher anderer Meinung. Die Speicher, die wir brauchen, müssen nicht die Tagesganglinie vergleichmäßigen, sondern die Jahresganglinie. Das Szenario, das Du zu Grunde legst, brauchen wir nicht - der Verlauf der Tagesganglinie lässt sich durch Prognosen gut vorhersagen. Speicher brauchen wir für den schwer prognostizierbaren Ausfall von Einspeisungen, der saisonal zu speichern ist.
Dein Speicherkonzept wird an dieser Stelle wegen der unnötig hohen Halteverluste bei unnötiger technologischer Komplexheit ungünstig.
Betrachte es doch mal aus einer anderen Perspektive: der Nutzen eines thermischen Speichers aus technischer oder thermodynamischer Sicht ist eine Funktion über der Temperatur, die zunächst monoton ansteigt, oberhalb von 550°C aber wieder sinkt, da eine Überschreitung von 550°C nicht sinnvoll ist.
Aus wirtschaftlicher Sicht ist der Nutzen eines Speichers um so höher, je geringer die Verluste sind. Die Nutzenfunktion über der Temperatur hat also eine fallende Charakteristik.
Die beiden Nutzenfunktionen miteinander verrechnet, ergeben einen Maximalnutzen irgendwo unterhalb von 550°C. Die Speicherkonzepte, die ich kenne (direkte solarthermische mal ausgeschlossen), werden bei 400°C betrieben - das erscheint mir vollständig schlüssig.
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