Über die Illusion, 80-100 des Stroms über alternative Energien erzeugen zu können

Pumpspeicherkraftwerk Goldisthal. Quelle: Vattenfall

von Erhard Beppler
eine Quantifizierung der unumgänglichen Stromspeicherung zum Gelingen der Energiewende 2010/2011


Durch das volatile Verhalten von Wind- und Solarstrom ist schon häufig auf die Notwendigkeit von Stromspeichern zum Gelingen der Energiewende 2010/2011 hingewiesen worden, ohne jedoch eine exakte Beschreibung von Anzahl und Zeitpunkt zu benennen.

H.-W. Sinn errechnete erstmals für einen ausschließlichen Einsatz von Wind- und Solarstrom die erforderliche Anzahl von Speichern auf der Basis des im Jahre 2011 und 2013 erzeugten volatilen Wind- und Solarstroms, um diesen "Zappelstrom" überhaupt nutzen zu können.

Es stellt sich jedoch die Frage, ob bei der im Rahmen der Energiewende  vorgesehenen umfangreichen Installation von Wind- und Solarstrom bei deren volatilem Verhalten die Ziele dieser Energiewende wie Anhebung der Stromerzeugung über alternative Energien auf mindestens 80% überhaupt bzw. unter welchen Vorraussetzungen erreicht werden können. Gleichzeitig stellt sich die Frage  nach der gesicherten Stromerzeugung.

Die Ausarbeitung dieser Fragen führte zu folgenden Ergebnissen:

1. In naher Zukunft wird bei zunehmender Stromerzeugung über Wind und Solar die Netzkapazität überschritten.

2. Ab 2019-  also in 5 Jahren-   übersteigt das Stromangebot über Wind + Solar  sowie "Sonstige (Biomasse, Wasser, etc.)" zunehmend den Strombedarf.

3. Um eine Stilllegung der Wind- und Solaranlagen zu vermeiden, müssen ab dem Jahre 2019 zunehmend Stromspeicher zur Verfügung stehen: 

                                                                     2030       2040           2050

        -zu speichernde Strommengen          

                                          (GWh/Tag)            119              260          268 

       – Anzahl Speicher für das tägliche

         Auffangen des Überschussstroms

         (Basis Goldisthalspeicher)   (n)              14,2              31           31,9    

4. Goldisthal ist das größte Pumpspeicherwerk Deutschlands, wurde in 11 Jahren erbaut und hat eine Leistung von 1 GW, die es jeweils für ca. 8 h leisten kann. Damit kann es ca. 8 GWh liefern. Dann ist es leer.

5. Diese zu speichernden Strommengen sind Mindestmengen und beziehen sich auf den jeweils höchsten Strombedarf, da unterhalb des höchsten Strombedarfes durch die Überlagerung von stochastisch anfallender Stromerzeugung über Wind und Solar und stochastischem Strombedarf eine Quantifizierung der Überschussstrommenge nur schwer möglich ist.

Wie aber bereits die Gegenwart zeigt, sind diese im Bereich der stochastischen Überlagerung anfallenden Überschussstrommengen beträchtlich.

6. Um eine 14-tägige Windflaute mit wenig Sonnenschein im Winter überbrücken zu können, müssten in den Jahren 2030 bis 2050 folgende Strommengen über Erdgas oder im Vorraus zu füllende Stromspeicher abgedeckt werden ( die Energiewende 2010/2011 sieht eine ausschließliche Stromerzeugung nur noch über alternative Energien und Erdgas vor): 

bis Jahr 2030    2040    2050

–    über Erdgas abzudeckende Strommenge (GWh) 6350   7291    7493

–    erforderliche Anzahl von im Voraus zu

füllender Speicher (Goldisthal- Größe)        (n)     756      868      892

                        

7. Wenn diese Pumpspeicherwerke weder in Deutschland noch im Ausland ab 2019  zur Verfügung stehen – wovon auszugehen ist – müssen die Wind- und Solaranlagen ab 2019 vermehrt still gesetzt werden und es ist eine nur geringe Stromerzeugung über alternative Energien möglich:

                                                                                           2050

            -Anteil Stromerzeugung über alternative

           Energien ( Wind + Solar +

           "Sonstige")                             (%)                           38,3

            -nur über Wind und Solar       (%)                                 14,7

Dies ist eine erschreckende Abweichung von der Zielvorstellung von „mindestens 80%“.

8. Sollten bis 2050 ausreichend Stromspeicher zur Verfügung stehen, könnte der CO2- Gehalt der Atmosphäre von 0,039% ausgehend durch die deutsche Energiewende um 0,000 008% vermindert werden.

Sollte eine ausreichende Stromspeicherung nicht zur Verfügung stehen, kann der CO2-Gehalt nur noch um 0,000 0038% abgebaut werden- ein kaum messbarer Betrag.

Diese nicht bezahlbare Energiewende zur Absenkung des CO2-Gehaltes ist zudem vor dem Hintergrund zu sehen, dass aus thermodynamischen Gründen CO2 die Atmosphäre kühlen muß und nicht erwärmen kann. Fakt ist, dass die Temperatur seit der kleinen Eiszeit im 19.Jahrhundert ansteigt auch ohne anthropogenen CO2-Ausstoß und das seit fast 18 Jahren kein weiterer Temperaturanstieg trotz  zunehmender CO2-Konzentration stattfindet. 

9. Andere Speicherverfahren wie Batterien, Druckluftspeicher, CH4-Herstellung (Sabatier-Verfahren) sowie H2-Herstellung zur Aufnahme von Strom aus alternativen Verfahren scheitern am Wirkungsgrad sowie an den Kosten.

Der im September 2014 in Betrieb genommene größte deutsche Batteriespeicher hat eine Leistung von 0,005 GW und kostet 6 Millionen € (1.2 Milliarden €/GW).

10. Es ist geradezu absurd, wenn zur Zeit die für das Gelingen dieser Energiewende unabdingbaren Pumpspeicherwerke vermehrt geschlossen werden müssen durch die Einspeisung eines durch das EEG kostenfreien und bevorzugt abzunehmenden Stroms aus alternativen Energien, der zwangsläufig auch zur Schließung aller anderen Stromerzeugungsverfahren führen muss.

11. Stromausfälle der Vergangenheit  haben gezeigt, dass zu ihrer Vermeidung den Netzbetreibern nur Sekunden verbleiben, um gegenzusteuern. Diese Gegensteuerung ist nur über die kinetische Energie der rotierenden Massen der Turbinen und Generatoren konventioneller Kraftwerke möglich.

Dies setzt voraus, dass bei zunehmendem Anteil von Wind- und Solarstrom im Stromangebot eine kritische Grenze für konventionelle Kraftwerke von rund 28 GW nicht unterschritten werden darf.

Selbst Gaskraftwerke sind zur Gegensteuerung nicht geeignet, da sie Minuten bis zur Abgabe einer nennenswerten Leistung benötigen.  Auch diese Aussage belegt, dass eine Erzeugung von mindestens 80% des       Stroms über alternative Energien im Sinne einer gesicherten Stromerzeugung nicht darstellbar ist. 

12. Durch das volatile Verhalten der Stromerzeuger Wind und Solar müssen die Stromnetze bis zum Jahre 2050 mindestens um den Faktor 2,5 größer ausgelegt werden. Ohne Stromspeicherung steigt dieser Faktor um Größenordnungen.

Diese gewaltige Erweiterung schließt nicht die dezentrale Stromerzeugung durch die alternativen Energien und deren Transport zu den Netzknotenpunkten ein, von wo der Strom zu den Verbrauchszentren geleitet werden muß.           

13. Die im Jahre 2014 festgelegten Änderungen der Energiewende 2010 / 2011, die einschneidende Auswirkungen haben werden, bedürfen einer gesonderten Betrachtung.

 Dr.Ing. Erhard Beppler EIKE

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48 Kommentar(e)

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1
Ferdinand Peters

Sehr geehrter Herr Mahler,

Danke, dass Sie sich gemeldet haben. Es hat viele Jahre gedauert bis ich dahinter gekommen bin, welche Bedeutung das Europäische Stromnetz für die Zukunft haben wird.
Nach dem Motto „Learning by doing“ verbleibe ich mit einem

herzlichen Glückauf

PS: vielleicht erheitert Sie dieser kleine Beitrag: http://tinyurl.com/c5x7cqv

2

#45 Herr Peters

Lieber Herr Peters,

hier bei EIKE über technische oder wissenschaftliche Themen zu diskutieren ist hartes Brot. Kaum stimmen Sie mir zu Heisenberg leise zu, da ist schon wieder einer da der sich mit Heisenberg besser auskennt aber nicht bemerkt wie er einer Pseudowissenschaft (Quantenmechanik) aufgesessen ist.

Das ganze beginnt ja mit einer Arbeit von Max Planck von 1900, in der er das Wirkungsquantum vorstellt und es gleich für unteilbar erklärt. In der Realität ist das Wirkungsquantum "h" aber nur eine erfundene Zahl die er brauchte um sein Strahlungsgesetz aufgehen zu lassen und keine Naturkonstante.
Diese Zahl nahm dann Einstein zum Anlass zu einer Arbeit von 1905, in der er die Zahl zu einem Photon verdinglichte und als Welle oder Teilchen auftreten lässt die sich bewegen können.
Louis de Broglie greift auch schnell zu und behauptet auch für Elektronen das Dualitätsprinzip.
Dann kommt Werner Heisenberg mit seiner Unschärferelation. Niels Bohr greift auch gierig zu um seine Quantensprünge zu erfinden und sein Atommodell zu retten. Er behauptet das Elektronen durch Absorbtion eines Energiequantums auf eine höhere Bahn kommen und durch Emission auf eine tiefere. Da aber das Energiequantum unteilbar ist kann sich das Elektron nicht in einer Zwischenposition befinden. Im Ergebnis müsste es sich mit unendlicher Geschwindigkeit von einer Bahn zur anderen Bewegen. Was dazu wohl Onkel Albert sagt ?

Die Quntentheorie ist also voll seltsamer Aussagen.

Das hat wohl auch der führende Quantentheoretiker Max Born bemerkt. Er sprach folgende Worte zum Abschluß seiner Nobelpreisrede 1954:

"Die Lektion, die wir lernen müssen aus dem, was ich Ihnen über den Ursprung der Quantenmechanik erzählt habe, ist, das die voraussichtlichen Verbesserungen der mathematischen Methoden nicht ausreichen werden, um eine befriedigende Theorie zu produzieren, sondern das irgendwo in unserer Doktrin ein Konzept versteckt ist, ungerechtfertigt durch Erfahrung, das wir eliminieren müssen, um neue Wege zu eröffnen."

Die Wissenschaft und Technik ist voll mit Unfug, so kann noch nicht mal die NASA angeben warum ein Flugzeug fliegt. Das Universum soll aus dem Nichts per Urknall entstanden sein und soll immer grösser werden obwohl ja Raum keine Eigenschaften wie Form, Grösse, Farbe, Temperatur haben kann.
So es reicht jetzt. Sonst geht manch einem noch Kinderstube verloren.

Mit freundlichen Grüssen
Horst Maler

3

#45 Werter Herr Peters,
hätten sie zur heisenbergschen Unschärfe Relation geschwiegen, wären Sie ein Philosoph geblieben wie es alter lateinischer Spruch sagt, aber so...
MfG

4
Ferdinand Peters

#33 Horst Mahler: Sie haben die Flinte viel zu früh ins Korn geschmissen.
Schade eigentlich. Wo in diesem Forum die naturwissenschaftliche Aufklärung Oberstes Ziel ist.

Die Formulierung des Herrn Erhard Beppler in Punkt 11 hat in der Tat etwas Unglückliches.

Verzögerungsfrei eingreifen kann man tatsächlich nur über die Rotierenden Massen der Turbosätze.

Wenn der Anteil dieser Erzeugungseinheiten unter 50% der Gesamterzeugung der 4 Regelzonen von Deutschland sinkt,
wird es kritisch für Spannungs- und Stromregelung.

Das passiert aber nicht, weil der aktuelle Transmissionscode 2007 für alle Netzbetreiber bindend ist.
Da können die Stromhändler in Leibzig und wo sonst handeln wie Sie wollen.

Im Hintergrund spielen da noch ganz andere Figuren eine Rolle.
Da wird in diesem Forum nicht drüber diskutiert.

Eine Bitte , Herr Mahler hätte ich an Sie. Melden Sie sich nochmal.
Mit der Unschärferelation von Heisenberg liegen Sie auch nicht falsch.
Es ist aber schwierig gegen verkehrt ausgebildete Gehirne zu argumentieren.

Das ist in etwa so, wie mit dem Grauen Star.
Erklären Sie dem Betroffenen mal einen Blinden Fleck.

Mit herzlichem Glückauf

5
Ferdinand Peters

Sehr geehrter Herr Mueller,

seien Sie mir nicht nachtragend wegen dieser letzten Bemerkung.

Was verstehen Sie unter einer richtigen Störung?

Im Störungsfall 2006 ging es um den Ausgleich von 10000 MW.

Wie Sie bereits in #34 ausgeführt haben werden 30 MWh an Rotationsenergie aktiv um einen größeren Frequenzabfall als 1 Hz zu verhindern.

Laut Transmissionscode 2007 erfolgt aber dann eine automatische Abschaltung von Lasten
an den 380/110kV Kuppelschaltern, um die Frequenz zu stabilisieren.

Seite 65 Tabelle 7.1

Für die Menschen, die in den abgeschalteten Bereichen wohnen trifft Ihr Schlusswort zu.
(das war‘s.)
Die 380kV-Leitung funktioniert aber immer noch, Und die verbleibenden 110kV-Netze auch.

Sie verweisen auf die Unterlagen des Workshop mit Tobias Weissbach.
Netzdynamikverhalten
und die Rolle des Netzselbstregeleffekts

Auf der Folie 23 sieht man die Wirkung von Rotierenden Massen, Netzselbstregulierungseffekt und Primär-Regelung.

Mit herzlichem Glückauf

6
Fred F. Mueller

@ 40 Ferdinand Peters

Sehr geehrter Hr. Peters,

Das Problem lag darin, dass das Netz durch Leitungsausfälle in drei einzelne Teilnetze zerfiel und innerhalb dieser jeweils starke Ungleichgewichte zwischen Produktion und Verbrauch auftraten. Im Nordostnetz waren rund 10.000 MW an elektrischer Leistung zuviel (Windenergie), während diese Leistung im südwestlichen Netz wiederum fehlte. Dieses Ungleichgewicht, das der Leistung von etwa zehn großen Kohlekraftwerken entspricht, war nach dem Ausfall der Transportleitungen letztlich das Kernproblem. Dem unterversorgten Teilnetz im Südwesten fehlten diese 10.000 MW, und sie konnten durch die weniger als 3.000 MW an Primärregelleistung (von denen ja nach der Auftrennung in Teilnetze eh nur ein gewisser Prozentsatz zur Verfügung stand) auch gar nicht ausgeglichen werden. Die zur Verfügung stehende Rotationsreserve, die ja nur zur Überbrückung der ersten Sekunden dient, wurde aufgezehrt und dann ging alles den Bach hinunter, weil das Defizit mit der noch vorhandenen Kraftwerksleistung nicht rechtzeitig gedeckt werden konnte. Defizit 10.000 MW, Primärreserve vielleicht noch 2.000 MW, Zeit bis zur Aktivierung der Sekundärreserve 5 min, das war‘s.

Mfg

7

#38: Horst Maler sagt:
„Hier noch ein kleiner Nachtrag für Herrn Becker zur Unschärferelation“
Herr Maler, auch von mir noch eine letzte Bemerkung dazu:
Sie zitieren hier eine nette Anekdote zur Geschichte der Maser- und Laserentwicklung, die das Erstaunen von Experten über diese „unglaublichen“ Experimente zeigt. Keinesfalls kann man da eine Negierung der Unschärferelation hinein interpretieren. Das von Ch. H. Townes und A. L. Schawlow formulierte „Schawlow-Townes-Limit“ zur Linienbreite von Lasern basiert – wie viele andere physikalische Effekte – gerade auf der Heisenbergschen Unschärferelation.
Mit freundlichem Gruß
H. Becker

8
Fred F. Mueller

@ # 37 Horst Maler

Herr Maler,

Sie haben weiterhin Unrecht. Ich musste allerdings ein wenig in Forschungspapieren kramen, um die von Ihnen verbreitete Unwahrheit auch mit passendem Literaturhinweis nachweisen zu können, deshalb die Verzögerung bei der Beantwortung.

Sie behaupteten, dass die Rotationsreserve aufgrund der Massenträgheit einen relativ geringen Anteil an der Netzstabilisierung habe, und bezeichneten diese als „surplus-control of generation“.

Das ist definitiv falsch. In einer Untersuchung von Tobias Weißbach, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik, Universität Stuttgart, „Netzdynamikverhalten und die Rolle des Netzselbstregeleffekts“, weist dieser darauf hin, dass mit diesem Begriff die frequenzabhängige Leistungsabgabe „ insbesondere durch drehzahlgeregelte Kommunal- und Kleinkraftwerke, die sich nicht an der Primärregelung, wohl aber an der Frequenzstützung beteiligen“ gemeint ist. Das ist etwas ganz anderes als die Rotationsreserve der großen Generatoren, welche an der Primärregelung teilnehmen.

Im gleichen Bericht können Sie auf den Seiten 15 bis 17 ausserdem sehr schön nachvollziehen, wie und in welchem Umfang die verschiedenen Reserven und Regelenergieeingriffe wirksam werden. Insbesondere können Sie dort sehen, dass die Primärregelenergie anfänglich nur geringe Anteile an der Stabilisierung hat und es erst nach etwa 5 Sekunden schafft, den Frequenzabsturz aufzuhalten. Und regen sie sich nicht über die Aussage zu den Dampfventilen auf. Die Regelelektronik ist natürlich superschnell und das Ventil ist auch in kürzester Zeit offen, aber es handelt sich nur um die ersten Glieder einer Regelstrecke, und diese ist als Ganzes zu betrachten. Hier ist letztlich die Gesamtreaktionszeit bis zum Abstoppen des Frequenzeinbruchs entscheidend, und da sind 3-5 s und manchmal noch ein paar Sekunden mehr nun mal der Stand der Technik.

Insgesamt hinterlassen Sie bei mir einen sehr negativen und zudem nur bruchstückhaft fachkundigen Eindruck. Sie nutzen Ihre Praxiskenntnisse nicht etwa, um zur Aufklärung von Sachverhalten beizutragen, sondern vielmehr dazu, um andere Diskussionsteilnehmer einzuschüchtern und die Diskussion zu torpedieren.

Bester Beweis ist ihr unsinniges Gerede von „Leichtbau“ bei Turbosätzen (in #3), Zitat: „Die rotierenden Massen der Turbogeneratoren sind die Erregerwicklung des Generators und die rotierende Welle der Antriebsmaschine. Die großen Massen dieser Maschinen sind statisch fest auf dem Turbinentisch montiert. Alle rotierenden Teile werden leichtsmöglich ausgeführt da die Dreh-zahl ja bei 3000 U/min liegt“.

Oje, Hr. Maler. Ein moderner Turbosatz hat eine Länge von bis zu 60 m, Durchmesser (in der Niederdruckstufe) von mehreren Metern, wiegt mehrere 100 t und rotiert mit 3000 UPM. Mir scheint, sie wissen gar nicht wirklich, welche Energie in dieser enormen rotierenden Masse gespeichert ist. Leichtbau gibt es da nur bei manchen wegen der Fliehkräfte hohl ausgeführten Schaufeln, alles andere ist Stahl oder Kupfer.

Letztlich verweise ich auf das Editorial in Ihrer Verbandzeitschrift, der VGB Powertech, Ausgabe April 2014. Dort hat man sich mit der Netzstabilität bei zunehmendem Anteil instabiler Einspeisung aus Wind und Sonne sowie abnehmender Einspeisung aus konventionellen Kraftwerken beschäftigt. Hervorgehoben wird die Bedeutung der Momentanreserve, worunter die Rotationsenergie zu verstehen ist. Darüber macht man sich dort Sorgen.

Sie, lieber Hr. Maler, befinden sich mit Ihren Ansichten im Widerspruch zur Mehrheit Ihrer Berufskollegen. Punkt.

Mfg

9
Ferdinand Peters

Sehr geehrter Herr Müller,

zur Versachlichung der Diskussion möchte ich Folgendes schreiben:

Im Totbereich der Primär-Regelung von +- 0,02 Hz findet der Trägheitsmoment-Verzehr der rotierenden Massen der Turbosätze statt.
Dazu kommen die Selbstregulierungseffekte durch zufälliges Ein-und Ausschalten der Verbraucher.

Ab der Frequenzabweichung > +- 0,02 Hz wirkt die Primär-Regelung proportional ansteigend oder abfallend bis zu einer Abweichung von +- 0,2 Hz.

Zum Zeitpunkt dieser max. Abweichung werden 3000 MW wirksam.
Das wird garantiert nach den Vereinbarungen aus dem Handbuch ENTSO-E.

Jetzt zu einem praktischen Beispiel:

steigt die Netzfrequenz von 50,02 Hz auf 50,04 Hz wird ca.300 Megawatt Leistung mit der Primär-Regelung aus dem Netz genommen mittels Drosselung der Regelventile vor den Turbosätzen.

Jetzt zu Ihrem Beispiel:

Die Netzfrequenz sinkt auf 47,5 Hz. Nach Ihrer Berechnung werden 23 Gigawatt an Rotationsenergie frei.

Der größte bis jetzt aufgetretene Fehler in Westeuropa war am 4.November 2006.

http://tinyurl.com/ojshjlq

Welche Funktion hatte damals die Primär-Regelung in dieser kritischen Situation ?????

Mit herzlichem Glückauf

10

Herr Maler,
Sie haben völlig Recht, wenn Sie meine Aussage unter #35 „… und nicht um die später (bis zu 30 s) einsetzende Primärregelung“ kritisieren. Die Klammer -Ergänzung sollte lauten: „(bis zu 30 s ansteigend)“
Genauer müsste es heißen: Die Primärregelleistung steigt nach Beginn der Störung erst innerhalb von 30 Sekunden zeitproportional auf den erforderlichen Wert an.
Mit freundlichem Gruß
H. Becker

11

Hier noch ein kleiner Nachtrag für Herrn Becker zur Unschärferelation:

Bitte lesen Sie :

Charles H. Townes, How the Laser Happened: Adventures of a Scientist (2002), S.69f;
Orig.:
»In 1954, shortly after [ James] Gordon and I built a second maser and showed
that the frequency of its microwave radiation was indeed remarkably pure, I visited Denmark and saw Niels Bohr, the great physicist and pioneer in the development of quantum dynamics. As we were walking along the street together, he quite naturally asked what I was doing. I described the maser and its performance. >But that is not possible!< he exclaimed. I assured him it was. Similarly, at a cocktail party in Princeton, New Jersey, the Hungarian mathematician John von Neumann asked what I was working on. After I told him about the maser and the purity of its frequency, he declared, >That can’t be right!< But it was, I replied, telling him it had already been demonstrated. Such protests were not offhand opinions about obscure aspects of physics; they came from the marrow of these men’s bones. These were objections founded on principle - the uncertainty principle.« Dies ist der Bericht eines Erfinders und Nobelpreisträgers zu Niels Bohr und
John von Neumann in der üblichen höflichen Ausdrucksweise eines Wissenschaftlers.
Im Klartext sagt er "Die Unschärferelation ist falsch".

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

12

Wie man sieht ist es sinnlos über dieses Thema zu
diskutieren.
Der eine kann nicht rechnen und kennt nicht die Drehzahlregelung einer Dampfturbine. Die Ventile sollen in den ersten fünf Sekunden einer Störung noch keinen Mucks gemacht haben !
Der zweite behauptet die Primärregelung würde bis zu 30 Sekunden verzögert einsetzen und vorher wäre der stabilisierende Effekt instantan.
Ich werde diese Diskussion nicht weiterführen.

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

13

An Admin:
Zu meinem Beitrag #34: Ich bitte um Nachsicht für meine Ungeduld. In Zukunft werde ich geduldiger sein.
Vielleicht finden Sie noch die Zeit, einen Grammatik-Fehler in dem Beitrag zu korrigieren. Die beiden Änderungen (DES, ...effektS) sind in Großschrift hervorgehoben:
Letzter Satz vor PS: … Im Übrigen ist gerade der Bereich DES VerbraucherselbstregeleffektS eine höchst komplexe Angelegenheit.
Freundlicher Gruß und besten Dank
Helmut Becker

14

#33: Horst Maler sagt:
„Hier wird genau angegeben welchen Anteil man welchem Effekt zuordnen kann :
1. Contribution by SELF-REGULATION of Load 4120 MW/Hz
2. Avarage NETWORK POWER FREQUENCY CHARACTERISTIC of PRIMARY CONTROL 19500 MW/Hz
3. SURPLUS-CONTROL OF GENERATION (Rotationsenergie der Turbosätze) 3060 MW/Hz
------------
Overall NETWORK POWER FREQUENCY CHARACTERISTIC 26680 MW/Hz
Rotationsenergie hat einen Anteil von 11,5% .“
Sehr geehrter Herr Maler,
so wie ich die Diskussion verstanden habe, geht es hier nur um den Bereich der instantan einsetzenden Regelung (intrinsische Vorgänge), also um die Regelung durch die Momentanreserve der Turbinensätze und die Verbraucherselbstregulierung , und nicht um die später (bis zu 30 s) einsetzende Primärregelung. In diesem Bereich hat nach den von Ihnen zitierten Zahlen die Schwungmasse der Turbinensätze einen Anteil von immerhin 43 %. Im Übrigen ist gerade der Bereich des Verbraucherselbstregeleffekts eine höchst komplexe Angelegenheit.
PS Sie schreiben unter #16:
„Bedenken Sie doch bitte, das in der Wissenschaft und Technik schon viele Behauptungen in Wohlgefallen aufgelößt wurden. Bespiel : Die Heisenbergsche Unschärferelation wurde durch die Erfindung des Masers in nichts aufgelößt.“
Sie wollen damit doch wohl nicht im Ernst behaupten, dass die Heisenbergsche Unschärferelation keine Gültigkeit mehr hat, oder?

Mit freundlichem Gruß
H. Becker

15
Fred F. Mueller

@ # 33 Horst Maler

Herr Maler,

danke, aber Sie liegen dennoch daneben. In diesem Dokument werden verschiedene Mechanismen der Frequenzkontrolle zusammengemixt. Das ist verständlich, weil man das schon immer so gehalten hat, aber dennoch nicht richtig.

Entscheidend sind die ersten 5 Sekunden einer Störung. Dann greifen die ganzen Primärregelmaßnahmen noch nicht, dann gibt es im Wesentlichen nur zwei Faktoren, und zwar die Trägheitsreserve der Turbosätze und die Selbstregulierung. Jetzt rechnen Sie doch mal aus, welche Energie allein in den Wellen der rund 400 1-GW-Turbosätze gespeichert ist, die bei Höchstlast in das ENTSO-E Netz einspeisen. Wenn Sie die klassischen Kalkulationen einsetzen, kommen da ganz nette Energien zusammen, ich lande bei ca. 30 MWh, und das nur in den Wellen, vom restlichen Aufbau wie Wicklungen, Blechpakete und Schaufeln noch gar nicht zu reden.

Bei einer richtigen Großstörung, bei der die Netzfrequenz in den ersten 5 s bis auf knapp 47,5 Hz einbricht, geben die Generatoren rund 5 % dieser Rotationsenergie ins Netz ab, um einen Zusammenbruch zu verhindern. Das entspricht einer Einspeiseleistung von 23 GW, noch bevor auch nur das schnellste Dampfventil einen Mucks gemacht hat. In der gleichen Zeit hat die Selbstregulierung – unter Annahme, dass die entsprechende Zahl in dem von Ihnen aufgeführten Dokument stimmt – mit einer Leistung von 10,3 GW reagiert. Das sind 31 % Anteil, während die Rotationsenergie 69 % beigesteuert hat.

Sie sind dran.

Mfg

16

Allen die sich für Frequenzregulierung im europäischen Verbundnetz interessieren lege ich die Schrift
"https://www.entsoe.eu/fileadmin/user_upload/_library/publications/entsoe/Operation_Handbook/Policy_1_final.pdf"
nahe. Leider nur Englisch.
http://tinyurl.com/py6wp78

Hier wird genau angegeben welchen Anteil man welchem Effekt zuordnen kann :
1. Contribution by SELF-REGULATION of Load 4120 MW/Hz
2. Avarage NETWORK POWER FREQUENCY CHARACTERISTIC of PRIMARY CONTROL 19500 MW/Hz
3. SURPLUS-CONTROL OF GENERATION (Rotationsenergie der Turbosätze) 3060 MW/Hz
------------
Overall NETWORK POWER FREQUENCY CHARACTERISTIC 26680 MW/Hz

Rotationsenergie hat einen Anteil von 11,5% .

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

17
Fred F. Mueller

@ # 28 Horst Maler

Herr Maler,

soweit Sie Kraftwerker mit entsprechender Praxis sind, respektiere ich die praktische Seite Ihrer Berufserfahrung. Bezüglich der Schlussfolgerungen, die Sie daraus ziehen, bewegen Sie sich jedoch deutlich außerhalb der Erkenntnisse, die heute als anerkannter Stand der Technik gelten. Nun gibt es ja auch in den Naturwissenschaften Fälle, wo die Abweichler Recht hatten, aber Zweisteins sind meiner Auffassung nach noch seltener als Einsteins.

Hier deshalb nochmals der in der Branche allgemein akzeptierte heutige Erkenntnisstand.

„Es ist ja von jedem Laien einzusehen, dass die direkt mit dem Netz gekoppelten gewaltigen rotierenden Massen gegenüber den durch die Stromrichter praktisch entkoppelten regenerativen Einspeisungen das System sehr träge und damit Frequenzstabil machen.“ Prof. Helmut Alt, FH Aachen, persönliche Stellungnahme.

„Eine wesentliche systemstützende Eigenschaft der direkt an das Netz gekoppelten Synchrongeneratoren ergibt sich aus den synchron mit der Netzfrequenz umlaufenden Schwungmassen der Turbosätze: Leistungsungleichgewichte in Folge von Störungen werden durch Abbremsen (Ausspeicherung kinetischer Energie) bzw. Beschleunigen (Einspeicherung kinetischer Energie) der Schwungmassen verzögerungsfrei ausgeglichen. Die zeitliche Änderung der Netzfrequenz ist näherungsweise proportional zum Leistungsungleichgewicht und umgekehrt proportional zur Schwungmasse. Die Abnahme der Schwungmassen führt folglich zu höheren Frequenzgradienten und -abweichungen und kann die Frequenzstabilität gefährden. (Analyse „Auswirkungen reduzierter Schwungmasse auf einen stabilen Netzbetrieb“ der vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber vom April 2014)

Zum Zusammenhang zwischen Störung und Frequenzänderung durch Abbremsen der Generatoren: „Wenn im westeuropäischen Verbundnetz ein großer Kraftwerksblock ausfällt und ein Leistungsdefizit von 1000 MW verursacht, bewirkt dies eine Frequenzabsenkung um ungefähr 0,08 Hertz. Das heißt, daß bei sämtlichen Generatoren in den Kraftwerken die Drehzahl auf diesen Wert absinkt, bis die bereits beschriebene Primärregelung wirksam wird. (UdoLeuschner.de)

„Starten in den Fabrikhallen morgens die Maschinen gleichzeitig oder werden am Abend zu den Nachrichten die Fernseher im selben Moment eingeschaltet, so steigt die Belastung der Generatoren und sie werden für einen kurzen Augenblick etwas langsamer. Das Resultat: die Frequenz sinkt ab. Die automatisch einsetzende Leistungs-Frequenz-Regelung im Netz sorgt dafür, dass die Kraftwerke neue Leistungssollwerte erhalten und dadurch die Turbinen mehr Dampf bekommen und die Generatoren wieder mit 50 Hertz (Hz) rotieren. (Amprion.net)

Diese Zusammenhänge sind beispielsweise im „Transmission Code 2007“ der ENTSO-E quantifiziert. Die von Ihnen angeführten „Selbstheilungskräfte des Netzes“ werden dagegen nur selten erwähnt und in keiner der mir bekannten Quellen quantifiziert.

Darüber hinaus haben Sie vermutlich keine ausreichende Vorstellung davon, in welchem Umfang heute Industrieanlagen von Synchron-Antrieben auf vollelektronische Antriebstechnologien umgestellt wurden und werden. Bei Neuentwicklungen selbst in der Schwerindustrie ist heutzutage eine regelrechte „Massenflucht“ aus klassischen Motorkonzepten hin zu digital steuerbaren Servoantrieben festzustellen. Ich bezweifle, dass Synchronmotoren heute noch mehr als 10 % der gesamten Netzlast aufnehmen. Dementsprechend gering kann dann auch nur ihr Anteil an der Frequenzstützung sein.

Mfg

18

#30: Christian Routil sagt:
""aus thermodynamischen Gründen CO2 die Atmosphäre kühlen muß"
Welche Gründe sind das?"

Mehr CO2 strahlt mehr ab, damit wird dem System Energie entzogen

MfG

19
Christian Routil

"aus thermodynamischen Gründen CO2 die Atmosphäre kühlen muß"
Welche Gründe sind das?

20

Billige Energie (ohne Speicher und ohne EE).

Im Ernst, das geht und ich bin sicher das kommt spätestens innerhalb zwei bis drei Jahren. Es gibt reale Maschinen die bereits seit mehr als 100 Jahren im Idealfall täglich (in aller Welt tausendfach), 100% kinetische Energie einsparen und dennoch das gleiche Ergebnis erzielen wie andere Maschinen die dazu ~105% kinetische Energie zuführen und verzehren müssen.

Das ist Stand von Wissenschaft und Technik. Eine Modifizierung derartiger Maschinen würde all unsere Probleme lösen weil der Verursacher "die kinetische und /oder eine andere uns bekannte Energie, dann nicht mehr erforderlich ist. Riesige Aufwendungen an Speichertechnologie wären umsonst gewesen.

Überzeugen Sie sich selbst: Bei diesen Maschinen handelt es sich um Aufzüge mit Gegengewicht. Sie basieren auf "mit potenzieller Energie eingestelltem Gleichgewicht" dadurch genügen ~5% statt ~105% Verschiebeenergie.

21

@ #27: Stefan Steger

Lieber Herr Steger,

Sie haben vollkommen recht. Es sind 0,8 Promille.
Leider bemerke ich erst jetzt das auch ein Fehler in meiner Zuschrift #16 ist. Im zweiten Satz muss 49,98 Hz stehen.

Es geht in dieser Diskussion nur um Rotationsenergie. Das auch die Blindleistung ein Kriterium für den stabilen Synchronlauf der Generatoren ist wird nicht bestritten. Zuständig dafür ist die Polradwinkelregelung der Erregeranlage. Kraftwerker nennen die zugehörige Störung "Ausser Tritt fallen".

Ich habe auch nie bestritten das es Ein- und Auspeicherung von Rotationsenergie im Bereich der aleatorischen Frequenzschwankungen im Totbereich von +- 0.02 Hz der Drehzahlregelung der Turbinen gibt. Der Anteil der Generatoren ist aber sehr klein gegenüber der Selbstheilung des Netzes.
Windkraftanlagen machen an dieser Regelung nicht mit. Sie sind unregelbar.

Auf der Seite "http://www.netzfrequenzmessung.de/verlauf.htm" wird auch berichtet das die Generatoren die Frequenzkonstanz darstellen. Leider wird nicht darauf hingewiesen das der Selbstheilungseffekt des Netze die Hauptkraft ist und die Drehzahlregelung ausserhalb ihres Totbereich Speichervorgänge unmöglich macht. Ansonsten ist diese Seite sehr gut, bis auf diese kleine Unschärfe.

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

22

@#23, Herr Maler,
Ihre Berechnung der Rotationsenergie, die zwischen 50,00 und 49,98Hz freigesetzt wird hat einen Fehler: Der Zusammenhang ist quadratisch (Rotationsenergie ist proportional W^2) - Sie haben aber linear gerechnet.
Somit ergeben sich statt Ihrer 0,4 "immerhin" 0,8 Promille.
Zur Betrachtung der Netzstabilität insbesondere bei Netzstörungen reicht aber der Fokus nur auf die Wirkleistung nicht aus - die Blindleistung ist dabei wichtiger.

23
Fred F. Mueller

@ # 23 Horst Maler

Herr Maler,

Sie weichen aus und schreiben Unsinn. Als „Kraftwerker mit 45jähriger Berufserfahrung“ müssten Sie doch wissen, dass laut ENTSO-E Network-Code Frequenzabweichungen von 47,5 bis 51,5 Hz bis zur Abtrennung eines Generators vom Parallelbetrieb definiert sind, statt der von Ihnen behaupteten Bandbreite von 50 Hz bis 49,98 Hz. Das, was Sie hier angeben, ist lediglich die untere Hälfte des Totbereichs, innerhalb dessen die Frequenzregelung eben noch nicht eingreift.

Fakt ist dagegen, dass ein Turbosatz bei Überlast zunächst 5 % seiner gespeicherten Rotationsenergie abgibt, bevor die Sicherheitseinrichtungen die Trennung vom Netz vollziehen.

Also, ich darf Ihnen Ihre eigene Frage an mich zurückgeben: Für wie dumm halten sie die EIKE-Leser und Kommentatoren eigentlich ?

Mfg

24
Rüdiger R. Reiner

Sehr geehrter Herr Fred F. Mueller,
Ihre Artikel und Beiträge lese ich sehr gern und mit großem Gewinn, vielen Dank dafür!
Zu Ihrer Diskussion mit Herrn Maler folgendes:
Der Begriff "Netzstabilität" wird häufig im Sinne des Ausgleichs von Erzeugung und Verbrauch benutzt, innerhalb Sekunden bis dauernd.
Bilanzierung ist dafür zutreffender.
Technisch meint man mit Netzstabilität allerdings die Aufrechterhaltung des Synchronismus im Netz, statisch und dynamisch, und das hat wenig zu tun mit der Drehzahl bzw. der Frequenz, sondern entscheidend mit dem Polradwinkel.
Für die dynamische Stabilität ist nun ganz entscheidend das Trägheitsmoment von Generator-Rotor und Antriebsmaschine.

Mit freundlichen Grüßen
Ihr R. R. R.

25

@ Horst Maler
Zitiere :

“ich nehme mal an das Ihr Beitrag als Satire gemeint ist.“

“auch noch so häufige Wiederholung macht die Behauptung über die Schwungmassen nicht richtiger. Schon aus meiner Zuschrift ist zu erkennen das der nutzbare Frequenzbereich zur Abzehrung von Rotationsenergie bei 50 Hz bis 49,08 Hz liegt.“

“Lieber Herr Vogt, ich darf Sie doch darauf aufmerksam machen das in meinen Zuschriften keine Rede von Synchronisation und Spannungsstabilität ist.
Sie sollten mit Kommentaren solange warten bis Ihre Tabletten gewirkt haben.“

Lieber Herr Maler, ich möchte Sie darauf aufmerksam machen, dass man das im Deutschen zuweilen mit ss oder aber mit ß schreiben muß, um ernst genommen zu werden.

BTW :
Was nicht richtig ist, ist falsch.
Ihre Argumente sind nicht mehr oder weniger richtig , "richtiger" , sondern falsch

26

@ #22: Fred F. Mueller

Lieber Herr Mueller,

leider verlassen Sie mit Ihrer Zuschrift #22 die Regeln des
guten Geschmacks. Der mittlere Absatz ist für einen Diskutanten hier bei EIKE unwürdig. Für wie dumm halten sie die EIKE-Leser und Kommentatoren eigentlich ? Sie sind doch auch schon als Autor aufgetreten.

Zum letzten Absatz sage ich Ihnen folgendes.
In meinem Berufsleben über 45 Jahre war ich immer in Kraftwerken tätig. Ich habe da auch fast alles erlebt was schiefgehen kann. Auch Turbinenschaufelsalat habe ich gesehen.

Legen sie aber mal den Ablauf eines solchen Schadens als Drehzahl auf die X-Achse eines Kordinatensystems die von 50 Hz gegen 0 läuft. Auf die Y-Achse tragen sie die Höhe des gerade enstehenden Schadens auf. Sie können dann sehen wie der Schadensverlauf stark beginnt und bei Stillstand auf Null fällt.
Wenn wir jetzt mal den integrierten Schaden mit mit der freigesetzten Rotationsenergie gleichsetzen, so können wir ungefähr abschätzen wie viel Rotationsenergie im Bereich von 50 Hz bis 49,98 Hz freigesetzt wurde. Es ist annähernd ein 2500stel der Gesamtenergie.

Ich hoffe Sie kühlen jetzt wieder ab und finden zu Ihrer bewährten Vernunft zurück.

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

27
Fred F. Mueller

@ # 3 & # 16 Horst Maler

Herr Maler,

Sie schreiben mit Blick auf die rotierenden Massen eines Generators: „Die rotierenden Massen der Turbogeneratoren sind die Erregerwicklung des Generators und die rotierende Welle der Antriebsmaschine. Alle rotierenden Teile werden leichtsmöglich ausgeführt da die Drehzahl ja bei 3000 U/min liegt.

Interessant, Interessant. Was verstehen Sie unter „leichtestmöglich“? Was wiegt denn beispielsweise der rotierende Teil eines Generators von sagen wir mal 200 MW, und wie sieht es bei einem 1150 MW-Generator aus. Aus welchen Leichtmetallen (oder nimmt man Carbonfaser?) besteht so ein gutes Stück, und welchen Durchmesser hat es?

Und falls Sie mal gelegentlich in der Gegend von Ismaning vorbeikommen sollten, da gibt es ein sehr interessantes Museum im Allianz-Zentrum für Technik. Da kann man sich auch Bilder davon ansehen, was eine schlichte Welle eines Turbosatzes aus einem Kraftwerk einschließlich Gebäude machen kann, wenn mal was schief geht und die gespeicherte Rotationsenergie in einer nicht vorgesehenen Weise freigesetzt wird.

Mfg

28

@ #19: H.R. Vogt

Lieber Herr Vogt,

ich darf Sie doch darauf aufmerksam machen das in meinen Zuschriften
keine Rede von Synchronisation und Spannungsstabilität ist.
Sie sollten mit Kommentaren solange warten bis Ihre Tabletten gewirkt haben.

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

29
Ferdinand Peters

Horst Mahler in #3:

Sehr geehrter Herr Maler,
die allgemeinverständlichen Worte unter Punkt11 sind naturwissenschaftlich korrekt.

Die Ergänzungen in #16 sind ein weiteres Beispiel für eine verständliche Erklärung der physikalischen Zusammenhänge im Europäischen Stromnetz.
Es wird leider nicht zur Kenntnis genommen von vielen Menschen, die sich mit dem Thema Energiewende beschäftigen.
Vielen Dank für Ihre Exakte Darstellung.

30

@ Horst Maler

Lieber Herr Maler,
ist ja ganz nett, dass Sie sich um meinen Tablettenkonsum und auch um die für Pumpspeicherkraftwerke benötigten Wassermengen und Speichervolumina so Ihre Gedanken machen.
Jedoch was die Synchronisation und Spannungsstabilität in einem mehr oder weniger großen Stromverbundnetzwerk anbelangt , darüber sollten Sie sich wohl noch etwas gründlicher informieren, bevor Sie mit Herrn Fred F. Mueller darüber weiterdiskutieren .

Aber immerhin sind auch Sie schon darauf gekommen wie unendlich dumm diese deutsche Energiewende nicht nur aus volkswirtschaftlicher sondern auch aus rein technischer Sicht ist.
Dafür danke ich Ihnen sicherlich auch im Namen vieler, die hier mitlesen.

31

@# 8
“ich winke mit Lockheed und Kernfusion und Durchbruch. Die Frage ist jetzt u. a. ob das stimmt, oder der Springer-Konzern es mal wieder mit der Wahrheit nicht so genau nehmen will oder kann. :)“
################################

SPON liegt hier mal wieder ganz im aktuellen Entwicklungstrend:

Noch mehr Idiotokratie wagen!

32

@ #9 K. Meinhardt

Nun ja, den Stellarator in Greifswald habe ich noch im Bau besichtigen können. Wendelstein 7-x heißt der. Typisch Deutsch: "Die Betriebsgenehmigung zum Start der Experimente steht noch aus. Die Prüfung der knapp 1200 Seiten umfassenden Antragsunterlagen wird nach Angaben des zuständigen Landesamtes für Gesundheit und Soziales mehrere Monate beanspruchen." (Quelle FAZ)

Es ist durchaus denkbar, daß die Amis das im Geheimen auch entwickelt haben. Genug Rechenpower und Ingenieure, die die Teile berechnen und bauen können, hat der Konzern ja.

33

@ #13: Fred F. Mueller

Lieber Herr Müller,

auch noch so häufige Wiederholung macht die Behauptung über die Schwungmassen nicht richtiger. Schon aus meiner Zuschrift ist zu erkennen das der nutzbare
Frequenzbereich zur Abzehrung von Rotationsenergie bei 50 Hz bis 49,08 Hz liegt. Unterhalb dieses Bereichs beginnt schon der Einsatz der Drehzahlregelung.
Bedenken Sie bitte das ein Schwungradspeicher seine trägen Massen immer am Umfang seiner Oberfläche konzentrieren muss, wie es ja früher an Ilgnerumformern gemacht wurde. Dampfturbinen haben in der Regel drei Druckstufen. Die Hochdruckstufe hat sehr kurze Schaufeln. Die Mitteldruckstufe hat schon längere Schaufeln. Die Niederdruckstufe hat lange Schaufeln über 1 Meter. Allerdings werden diese Schaufeln als Hohlkörper gefertigt um die Zentrifugalkräfte bei 3000 U/min in Grenzen zu halten. Man sieht also die
rotierenden Massen bei der Wellenmitte konzentriert.
Andererseits sehen Sie nicht den Selbstheilungseffekt des Netzes. Auch dieser Wert von 19500 MW/Hz für das europäische Verbundnetz wird in meiner Zuschrift angegeben. Er bedeutet das die Netzlast mit fallender Frequenz fällt. Dies wird ua. hervorgerufen durch den Drehzahlabfall elektrischer Antriebe und damit verbundenem Abfall der abgegebenen Leistung.
Die mit den Generatoren über die elektrische Welle verbundenen Elektromotoren stellen in ihrer Vielzahl eine viel grössere rotierende Masse dar als die Wellen der Generatoren und Turbinen.
Jetzt rechnen Sie doch mal aus wie viel Arbeit Sie aus der Absenkung der Frequenz eines Turbogenerators von 0,02 Hz gewinnen können. Sie kommen dann auf einen Betrag nahe Null.

Bedenken Sie doch bitte, das in der Wissenschaft und Technik schon viele Behauptungen in Wohlgefallen aufgelößt wurden. Bespiel : Die Heisenbergsche Unschärferelation wurde durch die Erfindung des Masers in nichts aufgelößt.

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

34

@ #11 M. Landvoigt

Man könnte ja schon mal anfangen einen Ringwallspeicher zu bauen. Man könnte ja den Jadebusen nutzen und die Deutsche Bucht ausbaggern und den Aushub rings herum aufschichten, so breit, daß der Damm nicht brechen kann. In der Gegend, ohnehin nur ziemlich nutzlose Feuchtwiesen ohne wirtschaftliche Bedeutung, gibt es genug Platz. die Nordsee könnte dann als Unterbecken genutzt werden. Jedenfalls hätte ein Gezeitenkraftwerk in den 70er Jahren gereicht, um den damaligen Strombedarf der Stadt Wilhelmshaven zu decken. und da ja gute Energie produziert wird, haben die üblichen Verdächtigen bestimmt nichts dagegen.

35

Sorry, ist aber immer noch falsch. Jaja, Tippfehler sind grausam, diese kleinen Teufelchen ... :

" hat eine Leistung von 1 GWh,"

36
Fred F. Mueller

@ # 3 Horst Maler

Lieber Hr. Maler,

ich fürchte, mit Ihren Vermutungen zum Thema rotierende Massen liegen Sie nicht ganz auf der Linie der gängigen Lehrmeinung. Die rotierende Masse ist außerdem etwas grösser als Sie annehmen, denn dazu zählt auch der gesamte Turbinenstrang. Das sind insgesamt mehrere 100 Tonnen Material, Durchmesser von teils mehreren Metern und eine Drehzahl von 3000 UPM. Da kommt ganz schön was an gespeicherter Energie zusammen.

Es gibt beispielsweise eine gemeinsame Untersuchung der vier Netzbetreiber mit dem Titel „Auswirkungen reduzierter Schwungmasse auf einen stabilen Netzbetrieb“. Dort steht: „Eine wesentliche systemstützende Eigenschaft der direkt an das Netz gekoppelten Synchrongeneratoren ergibt sich aus den synchron mit der Netzfrequenz umlaufenden Schwungmassen der Turbosätze: Leistungsungleichgewichte in Folge von Störungen werden durch Abbremsen (Ausspeicherung kinetischer Energie) bzw. Beschleunigen (Einspeicherung kinetischer Energie) der Schwungmassen verzögerungsfrei ausgeglichen. Die zeitliche Änderung der Netzfrequenz ist näherungsweise proportional zum Leistungsungleichgewicht und umgekehrt proportional zur Schwungmasse. Die Abnahme der Schwungmassen (gemeint ist durch Zubau von Erneuerbaren sowie Stilllegung konventioneller Kraftwerke, FFM) führt folglich zu höheren Frequenzgradienten und -abweichungen und kann die Frequenzstabilität gefährden. In kleinen Inselnetzen, wie beispielsweise in Irland, mussten bereits Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um einen stabilen Netzbetrieb zu gewährleisten.“

Mfg

37

Der im September 2014 in Betrieb genommene größte deutsche Batteriespeicher hat eine Leistung von 0,005 GW und kostet 6 Millionen € (1.2 Milliarden €/GW).
Ich glaube auch hier liegt bei dem interessanten Beitrag ein Lapsus vor, denn die Leistung eines Speichers (Batterie etc.)ist zwar auch von Interesse noch wichtiger ist die gespeicherte Energie also die Arbeit die dieser über einen Zeitraum verrichten kann. Wir wollen doch nicht auf das Niveau unserer bunten Parteianhänger fallen, die Strom nicht von Spannung, Leistung nicht von installierter Leistung und schon gar nicht von erzeugter Energie unterscheiden können.

38
Martin Landvoigt

#6: T.Heinzow sagt:

Aber, Aber Herr Landvoigt, PSKW sind doch von vorgestern. Heutzutage baut man Elektrolysefabriken, die Wasserstoff herstellen und mit dem Schadstoff CO2 das nützliche "EE"-Methan herstellen, welches in unterirdischen Salzkavernen mit hohem Druck sicher vor dem Austreten und der Grundwasserversuchung gespeichert wird.
--------------------
Ich verstehe das als satirischen Einwand. Denn wir wissen, dass die Prozessrisiken bei Power-to-Gas enorm sind. Auch H-W Sinn hat dies im Verweis auf die geringen Wirkungsgrade und die damit verbundenen exorbitanten Betriebskosten jenseits ernsthafter Betrachtungen liegen muss.

Aber wir haben uns da wohl schon richtig verstanden, nur für die weniger in der Materie steckenden Zuschauer des RWE-Werbespots ...
---------- T.Heinzow sagt:
Wenn dann mal der Wind nicht genug weht oder die Sonne nicht genug Energie durch eine Wolkendecke oder die Erde liefern kann, springen die Gaskraftwerke ein. Das ist doch alles erprobte Technik und könnte doch ganz schnell errichtet werden. Also das ist doch locker machbar. Irgendwie deucht mir sind Sie vom rechten ökoglauben abgefallen ...
--------------
Auch hier, nur fürs Protokoll: Die gestehenden und hoch modernen Gaskraftwerke sollen mangels Wirtschaftlichkeit vom Netz genommen werden. Ein Neubau bleibt auch damit absurd.

Mal zum Durchrechen würde ich den Ringwall-Speicher auch mal gerne sehen. Wie viel Milliarden dieser kosten würde ist mir nicht bekannt. Aber es müsste astronomisch sein. Vielleicht das größte Bauwerk der Menschheit.

Mir gruselts nur, wenn ich mir vorstelle, welche Kräfte durch die 200 m hohe Wassersäule auf die Basis wirken, und wie man hier eine hinreichende Sicherheit gegen den Wallbruch aufbauen würde - auch bei Erdbeben.

39

#6: T.Heinzow sagt:
"...PSKW sind doch von vorgestern. Heutzutage baut man Elektrolysefabriken, die Wasserstoff herstellen und mit dem Schadstoff CO2 das nützliche "EE"-Methan herstellen, welches in unterirdischen Salzkavernen mit hohem Druck sicher vor dem Austreten und der Grundwasserversuchung gespeichert wird. Wenn dann mal der Wind nicht genug weht oder die Sonne nicht genug Energie durch eine Wolkendecke oder die Erde liefern kann, springen die Gaskraftwerke ein. Das ist doch alles erprobte Technik und könnte doch ganz schnell errichtet werden. Also das ist doch locker machbar. Irgendwie deucht mir sind Sie vom rechten Ökoglauben abgefallen ..."

schöne, heile Welt.
oder
"Null Problemo"

40
Katrin Meinhardt

#6 Verehrter Herr T. Heinzow, ich winke mit Lockheed und Kernfusion und Durchbruch. Die Frage ist jetzt u. a. ob das stimmt, oder der Springer-Konzern es mal wieder mit der Wahrheit nicht so genau nehmen will oder kann. 🙂

Mit humorvollen Grüssen, natürlich

41
Alfred Schlohr

#5, #6: Yes, you can, but life is short !

42

@ #5: H.R. Vogt

Lieber Herr Vogt,

ich nehme mal an das Ihr Beitrag als Satire gemeint ist. Sonst müsste ich ja annehmen das Sie Ihre
Tabletten nicht eingenommen haben.
Auch die Unterbecken müssen gefüllt werden. Denken Sie mal drüber nach wo das Wasser herkommt.
Ich glaube ja nicht das Sie das Popp-Konzept ernst nehmen. Wenn doch, dann nehmen Sie schnell Ihre Tabletten.
Das man damit den Doktortitel erwerben kann macht mich irgendwie sprachlos. Aber vielleicht hatte die Prüfungskommission nicht ihre Tabletten eingenommen.

Hier folgt jetzt nochmals eine Berechnung der Wassermengen die benötigt werden. Es soll eine Unterstützung für Herrn Dr.Ing. Erhard Beppler sein.

Dem Vortrag von Professor Hans_Werner Sinn vom 16.12.2013 , der ja hier bei Eike erschöpfend behandelt wurde, möchte ich einige Kleinigkeiten zufügen. Der Professor kommt in seinen Berechnungen auf eine sehr grosse Anzahl Speicheranlagen, die nach heutigem Wissen nur als Pumpspeicherwerke ausgeführt werden können. Ich gehe mal von einer deutschen maximalen Netzlast von 80.000 MW aus die im Notfall aus Pumpspeicherwerken für eine Zeit von 3 Tagen bereitgestellt werden müsste. Als Beispiel für ein Pumpspeicherwerk nehme ich mal das Werk Goldisthal in Thüringen. Das hat ein Nutzwasservolumen von 12.000.000 m³ und kann damit für 8 Stunden eine Leistung von 1.000 MW bereitstellen. Dabei durchströmt die Turbinen ein Wasserstrom von 416 m³/sec. Wir brauchen aber 80 dieser Anlagen um Deutschland mit 80.000 MW zu versorgen. Dazu wird ein Wasserstrom von 416 m³/sec * 80 = 33.333 m³/sec gebraucht. Damit können wir dann 8 Stunden in Ruhe weitermachen. Wenn das Wasser der 80 Oberbecken dann abgearbeitet ist sind insgesammt 80 * 12.000.000 m³ = 960.000.000 m³ Wasser geflossen. Es sollen aber 3 Tage überstanden werden können, also 9 mal soviel. Das sind dann 960.000.000 m³ * 9 = 8.640.000.000 m³. Diese Wassermenge muss also dauerhaft in den Speichern zur Verfügung stehen um im Notfall eingesetzt zu werden. Es handelt sich um 720 Pumpspeicherwerke die Geld kosten aber kein Geld einbringen. Diese Werke stehen für die Vergleichmässigung der Erzeugung aus volatilen Quellen nicht zur Verfügung. Die müssen noch zusätzlich gebaut werden.
Wer kann sich jetzt vorstellen wieviel Wasser das ist. Ich habe mal die Wasserführung der grossen deutschen Ströme in Wikipedia nachgelesen :
Rhein 2900 m³/sec , Elbe 870 m³/sec, Weser 327 m³/sec Mittlere Wasserführung
Das sind dann zusammen 4097 m³/sec.Die Pumpspeicherwerke benötigen also ungefähr die achtfache Wasserströmung der Flüsse die Deutschland entwässern.
Wie bekommen wir das Wasser aber in die Oberbecken der Pumpspeicherwerke. Dazu müssen wir die gesamte Stromproduktion von 3 Tagen aufwenden. Also 3 Tage kein Strom in Deutschland. Die Sache muss ja fix gehen denn die nächste Flaute kann ja schon morgen sein. Hoffentlich spielt der Wind auch mit. Aber das wird ja gesetzlich von Frau Merkel geregelt ebenso wie die Abschaltung der Kernkraftwerke, was uns ja noch 15.000.000.000 Euro kosten kann.
Jetzt wo scheinbar alles klar ist kommt die entscheidende Frage. Wo kriegen wir das Wasser für die Erstfüllung der Unterbecken her? Wir brauchen für 720 Unterbecken mit je 12.000.000 m³ Nutzvolumen ja 8.640.000.000 m³ Wasser. Das ist die Wassermenge die die deutschen Flüsse Rhein , Elbe und Weser in 585 Stunden ins Meer führen. Überall da wo die Unterbecken sind ist die Wasserführung der Flüsse sehr gering und von dem Wasser kann man nur einen Teil abzweigen.
Ich überlasse es dem Leser dieser Arbeit sich vorzustellen wie das gehen soll ohne die Flüsse und Bäche im Gebirge zu zerstören. Mal abgesehen von der Zerstörung der Mittelgebirge durch 720 Pumpspeicherwerke. An die Kosten ist ja noch nicht gedacht worden.
Die einfachste Lösung findet sicherlich Frau Merkel : Eine Eimerktte gebildet aus den Mitgliedern des Kabinetts und des Bundestages. Das kostet ja nur eine Kugel Eis im Monat pro Kopf.
Ganz Schlaue werden jetzt auf die Weiterentwicklung von Batterien hinweisen. Dazu soll ja nur Forschung notwendig sein. Aber vielleicht müssen wir dann ganz Deutschland 10 Meter hoch mit Batterien vollstellen. Auch damit wäre Deutschland entgültig weltweit Vorreiter in Sachen Dummheit.

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

43

@ #2 M. Landvoigt

"Die zahl von 756 Mal Goldisthal-Speicher bis 2030 zu bauen ist rein technisch-Organisatorisch nicht vorstellbar, noch weniger politisch-rechtlich und am allerwenigsten ökonomisch. Geeignete Orte stehen schlicht nicht zu Verfügung."

Aber, Aber Herr Landvoigt, PSKW sind doch von vorgestern. Heutzutage baut man Elektrolysefabriken, die Wasserstoff herstellen und mit dem Schadstoff CO2 das nützliche "EE"-Methan herstellen, welches in unterirdischen Salzkavernen mit hohem Druck sicher vor dem Austreten und der Grundwasserversuchung gespeichert wird. Wenn dann mal der Wind nicht genug weht oder die Sonne nicht genug Energie durch eine Wolkendecke oder die Erde liefern kann, springen die Gaskraftwerke ein. Das ist doch alles erprobte Technik und könnte doch ganz schnell errichtet werden. Also das ist doch locker machbar. Irgendwie deucht mir sind Sie vom rechten ökoglauben abgefallen ...

44

@ #3 Horst Maler
“Ihr Bericht würde sich schön abrunden, wenn Sie die erforderlichen Wassermengen der Pumpspeicherwerke erwähnen würden. Wo die wohl herkommen sollen ?“
###############################################
Nachdem ich gerade mal Pumpspeicherkraftwerk / Bilder gegogelt habe , vermute ich, dass die richtige Antwort “UNTERBECKEN“ ist.
Richtig?

BTW. Auch gleich mal Ringwallspeicher Kraftwerk googeln !

Mit dieser Idee promovierte ein Herr Popp zum Dr. Ing. Popp .
Noch ist Deutschland nicht verloren, denn:

“ Das dargestellte fiktive Ringwallspeicher-Hybridkraftwerk bedeckt mit seinen 11,4 Kilometern Durchmesser eine Fläche, die 25% größer wäre, als der Chiemsee. Der 215 Meter hohe Ringwall umschließt das Oberbecken mit einem Durchmesser von sechs Kilometern. In Kombination mit ca. 2000 großen Windenergieanlagen in der Region, Solarenergieanlagen im Oberbecken und auf Dächern des Versorgungsgebiets, liefert das Ringwallspeicher-Hybridkraftwerk 3,2 Gigawatt Spitzenleistung und zwei Gigawatt Durchschnittsleistung. Es ersetzt damit zwei Kernkraftwerke und garantiert besser als diese, eine sichere, robuste und jederzeit bedarfsgerechte Stromversorgung.“

Noch Fragen? 🙂

45

"hat eine Leistung von 8,4 GWh,"

Oje, ist das mal wieder peinlich. Vielleicht sollte der Autor seine Papers mal querlesen lassen, damit nicht Arbeit mit Leistung verwechselt wird.

Es müßte heißen:
"Goldisthal ist das größte Pumpspeicherwerk Deutschlands, wurde in 11 Jahren erbaut und hat eine regelbare Leistung von maximal 1060 MW, die maximale Speicherkapazität beträgt 8480 MWh."

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Lieber Dr.Ing. Erhard Beppler,

Ihren Satz :

4. Goldisthal ist das größte Pumpspeicherwerk Deutschlands, wurde in 11 Jahren erbaut und hat eine Leistung von 8,4 GWh, die es jeweils 8 h leisten kann.

würde ich ja anders schreiben :

4. Goldisthal ist das größte Pumpspeicherwerk Deutschlands, wurde in 11 Jahren erbaut und hat einen Arbeitsinhalt von 8,4 GWh, die es jeweils in 8 h abgeben kann.

Ihren Satz

11. Stromausfälle der Vergangenheit haben gezeigt, dass zu ihrer Vermeidung den Netzbetreibern nur Sekunden verbleiben, um gegenzusteuern. Diese Gegensteuerung ist nur über die kinetische Energie der rotierenden Massen der Turbinen und Generatoren konventioneller Kraftwerke möglich.

würde ich ja nicht schreiben. Die rotierenden Massen der Turbogeneratoren sind die Erregerwicklung des Generators und die rotierende Welle der Antriebsmaschine. Die grossen Massen dieser Maschinen sind statisch fest auf dem Turbinentisch montiert.
Alle rotierenden Teile werden leichtsmöglich ausgeführt da die Dreh-
zahl ja bei 3000 U/min liegt. Ausserdem wird ab einer Frequenzabweichung von -0,02 Hz bis zu -2,5 Hz die Primärregelung der
Turbinen eingesetzt. Das bedeutet das die Regelventile der Turbine in diesem Frequenzbereich durch den Drehzahlregler proportional von 0 auf 100% gestellt werden. Dadurch steigt die Leistung der Turbine durch Erhöhung der Arbeitsmittelmenge.
Im Verbundnetz ergibt sich eine Regelleistung von ca. 0 - 3000 MW im Bereich von -0,02 Hz bis 0,2 Hz. Mit kinetischer Energie rotierender Massen im Kraftwerk hat das nichts zu tun, dazu ist die Drehzahlbandbreite der Wellen viel zu gering.
Allerdings ergibt sich im Verbundnetz eine Netzentlastung von ca. 19500 MW/Hz bei einer Leistungserhöhung von 15000 MW/Hz im Bereich
-0,02 bis -0,2 Hz.

Ihr Bericht würde sich schön abrunden, wenn Sie die erforderlichen Wassermengen der Pumpspeicherwerke erwähnen würden. Wo die wohl herkommen sollen.

Mit freundlichem Gruß
Horst Maler

47
Martin Landvoigt

Es ist natürlich absurd, wie bereits H.-W. Sinn ausführte, den Ausbauplan weiter zu verfolgen. Die zahl von 756 Mal Goldisthal-Speicher bis 2030 zu bauen ist rein technisch-Organisatorisch nicht vorstellbar, noch weniger politisch-rechtlich und am allerwenigsten ökonomisch. Geeignete Orte stehen schlicht nicht zu Verfügung. Und selbst wenn:

Die Baukosten betrugen 623 Millionen Euro. Das macht ohne Betriebs- und Wartungskosten für die benötigten Speicht rund 500 Milliarden(!) Euro in den nächsten 15 Jahren zusätzlich zu den enormen Ausbaukosten und den hohen Stromgestehungskosten. Das ist unbezahlbar für die erhoffte Reduktion um 0,000 008% des CO2 Anteils.

Schilda ist enorm gewachsen und nimmt bereits fast ganz Deutschland ein.

48

Ist Professor Sinn vielleicht ein Staatsfeind ?

Dieser Mann wird allmählich gefährlich!

Vielleicht wählt er sogar schon klammheimlich die AfD . 🙂