Großspeicher sind jedoch nur ein unbedeutender Teil der Elektroenergieindustrie und sind dazu verurteilt, dies auch in den kommenden Jahrzehnten zu tun.
[Auf Eike fanden Sie dazu u.a. den übersetzten Artikel „Energiespeicher sind noch nicht verfügbar, für einen Einsatz im Stromsystem“ wobei das „noch“unter Mythos abzulegen ist, der Übersetzer]
Im vergangenen Monat hat Senatorin Susan Collins aus Maine eine Gesetzesvorlage mit dem Titel „The Better Energy Storage Technology Act“ (Gesetz über bessere Energiespeicherungstechnologie) vorgelegt, in der 300 Millionen US-Dollar für die Entwicklung von Batterielösungen für elektrischen Strom vorgesehen sind. Collins erklärte im Washington Exeminer: „Energiespeicher der nächsten Generation werden dazu beitragen, die Effizienz und Zuverlässigkeit unseres Stromnetzes zu verbessern, die Energiekosten zu senken und die Übernahme erneuerbarer Ressourcen zu fördern.“
[Washington Exeminer
… Collins und die anderen Republikaner, die die Gesetzesvorlage unterstützen, Sens. Cory Gardner aus Colorado und Martha McSally aus Arizona, stehen 2020 vor harten Wiederwahlkämpfen in lila Staaten, wobei Umweltprobleme, als Thema mit dem „Green New Deal“ durch die Demokraten ins Spiel gebracht, eine herausragende Rolle spielen dürften.]
Arizona, Kalifornien, Hawaii, Massachusetts, New Jersey, New York und Oregon verabschiedeten Statuten oder Ziele zur Entwicklung von Speichersystemen für die Netzstromversorgung, wobei sich New York zum ehrgeizigsten Ziel des Landes bekennt. Im Januar kündigte der Gouverneur von New York, Andrew Cuomo, im Rahmen seines Mandats „100 Prozent sauberen Strom bis 2040“ an, bis 2030 Speicher mit einer Leistung von 3.000 Megawatt (MW) bereitzustellen.
Heute haben 29 Staaten Gesetze für die Mengen an zu nutzender „Erneuerbarer Energien“, was bedeutet, weiter steigende Mengen an erneuerbaren Energien zu erwerben. Die Stromerzeugung aus Wind- und Solarsystemen ist jedoch intermittierend [und selten gerade dann erhältlich, wenn gebraucht]. Im Durchschnitt liegt die Windleistung zwischen 25% und 35% der Nennleistung der Windstromanlagen. Die Solarleistung ist sogar noch geringer und macht durchschnittlich etwa 15% bis 20% der Nennleistung aus.
Zum Vergleich bedeutet der erzwungene Einkauf von Strom aus Wind und Sonne, dass eine Familie gezwungen wird, ein zweites Auto zu kaufen, welches aber im Durchschnitt nur in 30% der Zeit fahren kann [und dass noch unplanbar]. Die Familie kann das ursprüngliche Auto nicht durch das neue intermittierende Auto ersetzen, sondern muss dann zwei Autos betreiben.
Befürworter erneuerbarer Energien schlagen jetzt die Speicherung von Elektrizität vor, um das Problem der Zufälligkeit zu lösen und die traditionellen Kohle-, Erdgas- und Kernkraftwerke durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Bei hoher Wind- und Solarleistung wird überschüssiger Strom in Batterien gespeichert um in schwachwind und sonnenarmen Zeiten traditionelle Kraftwerke zu ersetzen, welche standardmäßig rund um die Uhr Strom erzeugen können.
In den Schlagzeilen einschlägiger Medien wird das Wachstum von Batterieanlagen für die Netzspeicherung hervorgehoben, die im vergangenen Jahr um 80% und gegenüber 2014 um 400% gestiegen sind. Die Menge an US-amerikanischem Strom, der heutzutage gespeichert wird, ist jedoch zum Ganzen verglichen gering.
US Energy Information Administration, Vergleich Kapazität Pumpspeicher zu Batteriespeicher
Pumpspeicher, nicht Batterien, speichern in den USA etwa 97% des gespeicherten Stromes. Pumpspeicher verwenden überschüssigen Strom, um Wasser in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen, und wenn es abgelassen wird, treibt es eine Turbine mit Generator an, um wieder Strom zu erzeugen, wenn dieser [kurzfristig] benötigt wird. Aber weniger als ein Watt in 100.000 Watt US-Strom stammt aus Pumpspeichern.
Im Jahr 2018 erzeugten US-Kraftwerke 4,2 Millionen GWh an elektrischen Strom. Die Kapazität der Pumpspeicher belief sich auf 23 GWh. Die Batteriespeicher bieten nur etwa 1 GWh Kapazität. Damit ist ersichtlich, dass nur weniger als ein Millionstel des verbrauchten Stroms in Batterien gespeichert werden kann.
Stromspeicher sind teuer. Pumpspeicher sind mit etwa 2.000 USD pro Kilowatt die kostengünstigste Form des Netzspeichers, erfordern jedoch Landschaften, in denen ein tiefgelegener See mit genügend Wasser-Kapazität und ein dazugehöriges, hochgelegenes Gegenstück gebaut werden kann, bzw. zur Verfügung steht. Dagegen kosten Batteriespeicher etwa 2.500 USD pro Kilowatt für eine Entladungsdauer von zwei Stunden oder mehr. Batterien sind teurer als Windenergie an Land, deren Marktpreis unter 1.000 USD pro Kilowatt liegt. Ein Schlüsselfaktor für die Nützlichkeit des Speichers ist jedoch die Zeitspanne, in der das System den gespeicherten Strom liefern kann.
Im Fall des Staates New York, sind geplant:
In Part 4. Launching the Green New Deal, ab Seite 312
Die Installation von 9.000 MW Offshore – Windkapazität bis 2.035 und 3.000 MW Batteriespeicherung bis 2030 [Es ist unklar, ob damit 3.000 MWh gemeint sind oder „MW = Anschlussleistung“]. Das Windsystem kostet wahrscheinlich über 9 Milliarden USD und das Batteriesystem wird wahrscheinlich etwa 7,5 Milliarden USD kosten. Diese geplante Batteriekapazität ist jedoch völlig unzureichend, um die Unterbrechungen des Windstroms auszugleichen.
Wenn das Windsystem eine durchschnittliche Abgabeleistung von 33% seiner Nennleistung hat, können die geplanten 3.000 MW-Batteriespeicher nur etwa zwei Stunden lang die durchschnittliche Windleistung liefern
[Annahme: dann hätten die geplanten Batteriespeicher eine Kapazität von 6.000 MWh –das muss aber in Überschusszeiten erstmal wieder geladen werden können.
Die „größte Batterie der Welt“ von Elon Musk in Südaustralien kann gerade mal 30MW anbieten (s. Nachsatz unten) und hat eine Kapazität von etwa 100 MWh, der Übersetzer]
Um die Leistung für einen ganzen Tag zu ersetzen, an dem der Wind nicht weht, wären 36.000 MW Speicher erforderlich, und zwar zu einem Preis von 90 Milliarden US-Dollar, was etwa dem Zehnfachen des Windsystems selbst entspricht. Da an den meisten Standorten mehrere Tage Windstille üblich sind, reicht selbst ein Tag Batteriesicherung nicht aus.
Darüber hinaus ist die Lebensdauer von Batterien im Netzabsicherungs-Maßstab von 10-15 Jahren nicht lang zu nennen. Wind- und Solaranlagen sind für eine Lebensdauer von 20-25 Jahren ausgelegt. Traditionelle Kohle-, Erdgas- und Nuklearsysteme haben eine Lebensdauer von 35 Jahren und mehr.
Die Speicherung von Elektrizität war bislang von jedem verarbeitenden Gewerbe als unklug angesehen. Jahrzehntelang setzten große Unternehmen auf Just-in-Time-Produktion, „Losgröße eins“, Kanban, Lean Manufacturing und andere Mitarbeiterprogramme, die darauf abzielen, den Bestand an Fertigwaren zu reduzieren, um die Kosten zu senken.
Strom muss bei Bedarf sofort erzeugt und geliefert werden, das ultimative Null-Fertigwaren-Inventar-Produkt. Aber viele Organisationen fordern jetzt Stromspeicher, um die Unterbrechungsschwäche der erneuerbaren Energien zu beheben.
Heute beträgt die Speicherkapazität der Batterien am Netz weniger als ein Millionstel der nationalen Stromproduktion. Batteriespeicherung erhöht die Kosten des Partnersystems für erneuerbare Energien um einen Faktor von mindestens zehn. Es wird Jahrzehnte dauern, bis die Batteriespeicherung in großen Stromversorgungssystemen eine bedeutende Rolle spielt, wenn überhaupt [genügend Rohstoffe und Geld zur Herstellung vorhanden sind].
Veröffentlicht auf Wattsupwiththat vom 29.06.2019
Übersetzt durch Andreas Demmig
Ursprünglich in Energy Central veröffentlicht . Auf Wunsch des Autors hier neu veröffentlich
Nachschub vom Übersetzer:
Dieser Artikel ist offenbar durch die Pläne der Politiker in USA beeinflusst, und kann unseren Lesern einen anderen Blickwinkel auf die Problematik der volatilen Erneuerbaren und die Stromspeicher geben. Gleichwohl, sind die Eigenschaften der angesprochenen Stromgeneratoren und Stromspeicher unklar beschrieben. Kommt sicherlich auch durch die Agenda 2019 von Gouverneur Andrew M. Cuomo., Part 4. Launching the Green New Deal, ab Seite 312
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Eigenschaften
Ein Kraftwerk wird mit MW spezifiziert, thermische Kraftwerke (Kohle, Gas Nuklear) können z.B. eine Leistung von 1.300 MW haben, Windkraft inzwischen meist um 3.000 kWatt (= 3 MW), die Haliade-X 12 des US-amerikanischen Herstellers General Electric soll 12MW haben.
Diese Leistung kann das Kraftwerk maximal zur Verfügung stellen, anders ausgedrückt, Verbraucher mit diesem Bedarf können daran angeschlossen werden. Das ist aber erstmal nichts anderes, als z.B. von einem PKW Motor zu sagen: der hat 100PS (74 KW) – solange der Motor steht, wird auch keine Energie erzeugt (aus dem Brennstoff in Bewegung / Strom umgewandelt). Wie lange und ob überhaupt (Windstärke -> Windstrom) Strom geliefert werden kann, ist eine ganz andere Frage.
Was gebraucht wird, ist die tatsächlich gelieferte Energie, in der Elektrotechnik im Privathaushalt mit kWh abgerechnet, größere Verbrauchsmengen werden in MWH oder GWh gemessen.
Ein konventionelles Kraftwerk kann beispielsweise aufs Jahr gesehen, den Strom an durchschnittlich mehr als 90% aller Stunden mit seiner Nennleistung liefern. (Stillstands Zeiten für Störung und Wartung eingerechnet), also 8760 h x 0,9 x 1.300 MW = 10.249.200 MWh = ~ 10.249 GWh – und dieses kontinuierlich, planbar
Windkraftanlagen, 3 MW Nennleistung, liefern aufs Jahr durchschnittlich z.B. 40% ihrer Kapazität, 8760h x 0,4 x 3 MW = 10.512 MWh, das ist im Durchschnitt aufs Jahr. Das kann – wie der Wind weht – auch mal mehr oder weniger sein, aber nicht planbar wie lange und wann,
Batterien werden mit drei Kennwerten beschrieben, mit der Anschluss Spannung (in Volt), der Kapazität (in Ah) und dem maximalen Entladestrom (in Ampere) (zum Laden auch den maximalen Ladestrom).
Weil das viele unserer Leser sicherlich schon mal gesehen haben, zur Erläuterung als Beispiel eine typische, gute Autobatterie: 12 V, 44 Ah, 440 A
Die Anschlussspannung ist 12 Volt,
ein Strom von 44 Ampere kann eine Stunde lang geliefert werden , dann ist sie leer (das sind 12 V x 44A x 1h = 0,528 KWh
( – wobei die Zellenspannung nicht auf 12 V bis zur vollständigen Entladung bleibt, damit sinkt der Strom, d.h. real weniger nutzbare Kapazität, In der Praxis der Autobatterien wird ein Entladestrom über 5 Stunden gemessen und dann auf Stundenwert umgerechnet)
Der maximale Strom, der zum Starten für 30sec gezogen werden kann, sind 440A, realerweise dann nicht mit 12V. Nehmen wir mal 10V an: 10 V x 440 A= 4.400 Wh = 4,4 kW Startleistung, mit obigen Kapazitätswerten, hält die Batterie das dann theoretisch rd. 9 min durch, bis sie leer ist.
Daher ist die im Artikel angegebene Leistung von 3.000 MW für das große Netzspeicher-Batteriesystem wahrscheinlich die von Politikern phantasierte Kurzzeitleistung – noch ist so ein Batteriespeicher nicht gebaut worden.
Das Ding schafft aber nur 50MW für eine halbe Stunde – lächerlich!
https://www.lr-online.de/lausitz/spremberg/die-big-battery-lausitz-nimmt-gestalt-an_aid-37533883
Nicht mal die 50 MW für eine Stunde wurden erwähnt.
Neulich ging die Meldung durchs Land, dass Regelenergie auf Grund von Engpässen zeitweilig über 38000,-€/MW gekostet hat.
So gesehen hätte die Steag(?) in dieser Situation mit der Batterie einen Erlös von fast einer Million einfahren können.
Was ziemlich clever aussieht -und vielleicht auch für die Betreiber ist- hat leider den Nachteil, dass diese Kosten in Summe dem Verbraucher aufgebürdet werden und dadurch die Energiekosten weiter steigen.
https://www.agora-energiewende.de/service/agorameter/chart/power_generation/05.07.2019/08.07.2019/
Aber das verstehen die grünen Schlümpfe nicht. MINT Versagen können es nicht, und werden es auch nie können….
der Mittellandkanal hat 325km × 55m × 4m Volumen; davon werden die oberen 40cm betrieben wie ein Stausee (Schleusenhub, Wind-Wasserstände, etc).
IIRC soll der VDI mal Berechnungen zur Nutzung als Pumpspeicher veröffentlicht haben, aber die Zugbekanntschaft die mir davon erzählte wußte nicht den Jahrgang.
Hat jemand einen Link zum damaligen VDI-Artikel oder evtl. Angaben zur Veröffentlichung. Danke.
Link hab ich keinen, aber einen Taschenrechner:
Das genannte nutzbare Volumen/Masse wäre 325km x 55m x 0,4m = 7,15 x 10exp6 cbm = 7,15 x 10exp9 kg.
Ich berücksichtige nur die oberste Wassermenge, denn der Rest bleibt ja unverändert.
Wird nun dieses Wasservolumen um diese 0,4m angehoben oder abgesenkt, ist die Energieänderung m x g x h = 28 x 10exp9 kg(m2/s2) = 28 x 10exp6 kJ.
Das sind 7,8MWh.
Hoffe, das hilft weiter.
das war zu erwarten, und Dank für die Berechnung.
Die „Idee“ stammt wohl bereits aus der Zeit wo schon in Gigabyte kommuniziert wurde.
Hoffe, das hilft weiter.“
Ne, das hilft nicht weiter…
😉
sein .Wo geht das?In der Ruhr-UNI_Bochum hat man sowas untersucht und festgestellt,das 600.000m³gespeichert werden müssten um bei 500m Fallhöhe und 40 m³/s durch die Turbinen sich eine Anlage rechnen würde.Das Stollensstem müsste als Rohrsystem ausgebaut werden.Dafür sind die Strompreise heute
zu „billig“.Um diese 200MW und 735 KWh für die Wirtschaftlichkeit zu bekommen ,muß der Strompreis wesendlich steigen.Die Bochumer Wissenschaftler sehen aber,das hier die Entwicklung hingehen wird. Zeit ist keine mehr,da gefüllte Schächte nicht nutzbar sind. Das Wissen wird dann aus Deutschland (Steuergeld) abwandern und z.B. in China genutzt werden.Gerade Die Speicherfrage rechnet nicht in Jahren sondern in Jahrzehnten.Damit ist der Untergang der deutschen Stromversorgung politisch gewollt und kann mit Hilfe der Wähler auch durchgesetzt werden.
Wie groß sind die Verluste bei diesen Umwandlungen?
HURRA – es lebe die Planwirtschaft!
Genauso läuft’s zur Zeit.
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wer unterirdische Stollen zyklisch mit Wasser füllt und wieder leerlaufen lässt, muss berücksichtigen, wie sich die Verlagerung solcher Massen auf die Stabilität des gesamten (unterirdischen) Bauwerks auswirkt. Das „Gebirge“ im Ruhrgebiet besteht aus brüchigem und damit sehr instabilem Gestein. Die Auswirkungen auf Bergsenkungen sind m.E. gar nicht berechenbar.
Ausserdem sind dort unten jede Mange Sand und loses Geröll, die unweigerlich in die Leitungen, Turbinen und Pumpen gerieten. Der Verschleiss wäre nicht beherrschbar.
Die immer wieder aufkommenden Vorschläge über die Nutzung abgesoffener Bergewerke als Pumpspeicherkraftwerke stammen vermutlich von „grünen“ Laien, die selbst nie unter Tage waren und keine Ahnung von den technischen Anforderungen haben. Weder was die bergbautechnische noch was die eletrotechnische Seite angeht.
Mfg
„Der untenliegende Speicherraum wird mittels einer Tunnelbohrmaschine (TBM) aufgefahren und mit Tübbingelementen ausgekleidet und abgedichtet. Unter der Annahme eines sieben Meter großen Innendurchmesser stellt sich ein 600.000 m³ großes Speichervolumen bei einer Länge von ca. 15,5 km ein. Der Verlauf dieser Speicherstrecke wird maßgeblich von der umgebenden Geologie des Gebirges bestimmt. Dabei wird möglichst vermieden durch bekannte Störungszonen zu fahren …“
https://www.uni-due.de/imperia/md/images/wasserbau/gallery/projekt_upsw_600x350.png
Fürs Ende 2008 stillgelegte Bergwerk Walsum in Duisburg. Fürs Ende 2015 stillgelegte Bergwerk Auguste Victoria in Marl. Und zuletzt auch fürs Ende 2018 stillgelegte Bergwerk Prosper-Haniel in Bottrop.
„PH neu“ sollte ein Unterflur-Pumpspeicherwerk mit 212 MW Leistung und 680 MWh Speicherkapazität werden (Entladedauer 3 h 12′). Geschätzte Investitionen (2017) 269,7-405,9 Mio. €. Also 1.270 €/kW bis 1.920 €/kW, oder eben 397-597 €/kWh.
Das Pumpspeicherwerk Goldisthal (2011 fertiggestellt) hat 1.060 MW Leistung und 8.500 MWh Speicherkapazität (Entladedauer 8 h), und hat etwa 1.166 Mio. € gekostet (1.100 €/kW bzw. 137 €/kWh). Einschließlich 7 Mio. DM an den BUND, damit er die Klage zurückzog … (der hat damit https://www.naturstiftung-david.de/ gegründet).
2014 wurden durchschnittliche Kosten auf 1.059,24 €/kW + 1,3 €/kWh geschätzt.
Das Fazit war damals: „… kann angenommen werden, dass ein
Neubau von Pumpspeicherkraftwerken unter derzeitigen Marktbedingungen i.d.R. nicht
wirtschaftlich ist.“
Was soll dann für deutlich teurere Unterflur-Pumpspeicherwerke gelten?
„Das Pumpspeicherwerk Goldisthal (2011 fertiggestellt) hat 1.060 MW Leistung ……………..
2014 wurden durchschnittliche Kosten auf 1.059,24 €/kW + 1,3 €/kWh geschätzt.“
Na ja,
ein Tesla mit 85kWh Akku kostet ca. 90.000€ sind dann ca. 1058 €/kWh und man kann noch mit dem Akku herum fahren.
Wer braucht heute noch Pumpspeicher ?
.
Goldisthal: 1,3 €/kWh
Also ich sehe da einen gewissen Unterschied. Sie nicht?
na ja, bevor Sie sich hier so weit aus dem Fenster lehnen, sollten sie sich vielleicht erstmal mit dem Unterschied zwischen kW und kWh beschäftigen.
Verständlich ist, dass keine Regierung bisher einen Plan für die Illusion „Stromspeicher“ in Deutschland vorlegen konnte:
https://de.scribd.com/document/129978934/Kernenergie-Windkraft-und- Pumpspeicher-docx
Muss heißen ..des „gespeicherten“ Stroms. Ist geändert.