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Sonntag, 17. Juni 2012

Norwegen die Superbatterie

Die größten Batterien der Welt können etwa 100 MWh (100.000 kWh) speichern. Das ist die Strommenge, die ein durchschnittlicher Deutscher in 12 Jahren verbraucht. Das größte Pumpspeicherkraftwerk in Deutschland, Goldisthal, hat etwa hundert mal mehr Kapazität, 8,4 GWh Strom. Soviel als Vorrede um die Größenordnungen in Erinnerung zu rufen, über die man spricht, wenn es um die Speicherkapazität geht.

Norwegen, eine andere Dimension

Die Speicherseen in Norwegen spielen in einer anderen Liga, die erschlossene Kapazität beträgt 84 TWh, das entspricht ziemlich genau 10.000 mal Goldisthal. Das bedeutet, auch wenn  wir jedes Jahr 100 solche Speicher bauen würden, erst nach hundert Jahren hätten wie die gleiche Speicherkapazität!

Speichersee ist nicht gleich Pumpspeicherkraftwerk

Ein Speichersee ist ein See, der hinter einen Staudamm liegt und Wasser zurückhalten kann. Je mehr es regnet, um so mehr Wasser fliest in den See und der Wasserspiegel steigt. Wird Strom benötigt, öffnet man eine Schleuse und leitet das Wasser über eine Turbine und erzeugt damit Strom. Der See leert sich langsam. Je nach Bauart und Genehmigung kann der Wasserstand um mehrere zehn Meter absinken und später durch Zufluss wieder ansteigen.
In einem Pumpspeicherkraftwerk ist es zusätzlich möglich, durch Pumpen Wasser in den See zu Pumpen, so dass man nicht auf Regen warten muss um den See wieder zu füllen.

Virtuelle Pumpspeicher

In der Energiediskussion wird häufig gefordert, mehr Pumpspeicher zu bauen, damit überschüssiger Windstrom aus der Nordsee gespeichert werden kann. Da der Bau von solchen Kraftwerken einerseits teuer und andererseits nicht sehr beliebt bei der Bevölkerung ist, sucht man nach Alternativen.
Eine strategische Alternative sind die Speicherseen in Norwegen, auch wenn sie nicht als Pumpspeicher ausgelegt sind. Und das geht so: Wenn bei uns der Wind wieder mal heftig weht und mehr Strom produziert als genutzt werden kann, überträgt man den Strom über Unterwasserleitungen nach Norwegen. Dort wird der Strom von den Norwegern verbraucht, hauptsächlich um die Häuser elektrisch zu heizen. Gleichzeitig schaltet man aber die Turbinen der Speicherseen ab. Damit bleibt das Wasser im Speichersee bis wieder Bedarf entsteht.
Damit hat man einen virtuellen Pumpspeicher, der bis zu 20 GW Leistung aufnehmen kann, so groß ist nämlich im Durchschnitt der Stromverbrauch in Norwegen und Norwegen hat zu 99% eine Stromversorgung, die auf Wasserkraft basiert.

Stromleitungen nach Norwegen

Das einzige finanzielle Problem bei der Nutzung der größten "Batterie" der Welt, den Speicherseen in Norwegen, sind die Leitungen. Eine Leitung von Deutschland nach Norwegen kostet etwa 1000 € pro kW Leistungskapazität. Das ist eine überschaubare Summe, wenn man bedenkt, dass man für jeden Deutschen etwa ein Kilowatt Kapazität benötigt. In der Summe sind die Zahlen natürlich gewaltig, um 20 GW anzuschließen, benötigt man 20 Mrd.€, eine große Summe, die allerdings im Vergleich zu anderen Investitionen im Bereich der erneuerbaren Energien eher gering erscheint, man bedenke, dass das etwa der Betrag ist, der jedes Jahr in den Ausbau der Photovoltaik geflossen ist.  
Ungleich teurer wären vergleichbare Batterien, diese würden mindestens 100 €/kWh kosten, oder in anderen Worten, um die 84 TWh von Norwegen mit Batterien abzubilden benötigt man 84.000 Mrd.€. Eine absolut utopische Summe, die das Bruttosozialprodukt der Erde (56.000 Mrd.€) übertrifft!

Das Problem der Politik

Jedem Ingenieur und auch jedem wirtschaftlich denkenden Menschen erschließt sich sofort der Vorteil dieser Superbatterie. Allerdings sollte auch beachtet werden, dass die Anbindung eines anderen Landes an das Stromnetz in einem derartigem Umfang sorgfältiger politischer Abwägung bedarf. Was würde passieren, wen es zu einem Boykott käme, was wenn die Preise willkürlich verändert werden, aus der Abhängigkeit von Öl haben wir da einiges gelernt. Trotzdem wird es in Zukunft sinnvoll sein, diese Speicherkapazität optimal in eine ökologische, nachhaltige Energieversorgung einzubinden.

Mehr zur Problematik von Stromleitungen und Energiespeicher.

Kommentare:

  1. Schon wieder deutsche Großmannssucht?

    Vielleicht zählt der Schreiber dieser dämlichen Zeilen einmal auf, wieviel PSW heute in Norwegen bereits existieren und wieviele Fjorde folglich auf deutschen Befehl hin noch zuzubetonieren sind. Immer wieder das gerne verbreitete Märchen von den norwegischen Pumpspeicherwerken, die nur auf den dämlichen deutschen (angeblich) grünen Strom warten.

    Tja, die gibt es nämlich gar nicht! Und was machen wir, wenn Norwegen seine Fjorde nicht mit Hunderten Unterbecken für die deutschern PSW zubetonieren will? Militärisch überfallen? Um die Norweger dann zuzwingen, sich gefälligst politisch korrekt zu verhalten, um überflüssigen deutschen Zappelstrom zwischenzuspeichern?

    Wie dämlich (oder subventionsprofitorientiert) muss man eigentlich sein, um das Zufallsstrom-Energiewendemärchen zu glauben?

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    1. +jwabu: Wie ich schreibe: "Damit hat man einen virtuellen Pumpspeicher, der bis zu 20 GW Leistung aufnehmen kann, so groß ist nämlich im Durchschnitt der Stromverbrauch in Norwegen"

      Das bedeutet, man muss eben keine Unterbecken bauen. Die Norweger nutzen einfach unseren überschüssigen Windstrom und lassen das Wasser in den bereits vorhandenen Speicherbecken.
      Nebenbei: Norwegen hat schon Interesse, Speicherleistung an Europa zu verkaufen, Es gibt bereits Leitungen, z.B. nach Niederlande!

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    2. Ok. Dann müsste sich der norwegische Strombedarf aber im Bereich des Überschusses des deutschen Windstroms bewegen. Der dürfte am Ende der E-Wende bei gut und gerne gelegentlich bis 400 GW liegen. Was meinen Sie, wieviel Prozent könnten Norweger (und die großteils mitversorgten Schweden) davon brauchen?

      So rund 2 Milliarden Euro / GW, nur das Kabel, nicht schlecht. Aber Geld spielt im subventionsverwöhnten Deutschland ja eh keine Rolle. Leider vergessen unsere ReGIERenden immer wieder, dass Geld = Energie.

      Sehen wir mal über die Speicherkosten hinweg. Haben Sie schon einmal aufsummiert, wieviel Windmühlen wir in Deutschland für 60% Windstrom überhaupt brauchen. Mit Wirkungsgradverlusten dürfte sich das auf über 300.000 summieren. Dafür haben wir 350.000 qkm Fläche plus vielleicht 50.000 in Nord- und Ostsee. Ein tolles Land wird das werden - und so grün!

      Das Speicher-Problem des 4monatigen Fasttotalausfalls von Solarstrom Nov-Feb sollte man gelegentlich auch noch diskutieren. Bei geplanten 20% PV ist das ja nicht ganz unbeträchtlich. Schlappe 50 TWh (ohne Wandlungs- und Speicherverluste) die im Sommer aufzusparen und im Winter über 4 Monate zu verteilen sind.

      Gute Zukunftsaussichten für Leute, die ihr Geld mit Speichern verdienen wollen - in einem bankrottgehenden Land. Keine Volkswirtschaft wird wohl lange davon leben können, dass sie sich (fast) nur noch damit beschäftigt, ihren Strom herzustellen, während man anderswo Kernenergie fortentwickelt und perfektioniert.

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    3. Sie haben sicher recht, dass die Energiewende nicht ganz einfach wird. Wie teuer und aufwendig es ist finden Sie unter
      http://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/veroeffentlichungen-pdf-dateien/studien-und-konzeptpapiere/studie-100-erneuerbare-energien-in-deutschland.pdf

      Beachten Sie, dass die Stromerzeugung zukünftig etwa 120Mrd€ kostet, das ist weniger als die zukünftigen Brennstoffkosten für Öl, Gas, Kohle, Uran.

      Damit bleibt die offene Frage, wer auf Dauer die günstigsten Strompreise hat.

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  2. Diese Energiewende zu Zufallsstrom ist nicht nur nicht einfach - sie ist meiner Ansicht nach nicht zu schultern! Nicht, wenn nicht alle anderen Industrie-Staaten den gleichen Unsinn mitpraktizieren. Und davon ist im Moment kaum auszugehen. Die Wettbewerbsnachteile denjenigen Staaten gegenüber, die Kernkraft vorantreiben oder weiter auf Kohle und/oder Gas setzen, sind derart hoch, dass wir energieintensive Industrie nicht halten können. Es zeigen sich schon jetzt massive Investitonswanderungen z.B. en der chemischen Industrie in die USA.

    Darf ich Sie noch einmal fragen, ob Sie in einem Land leben wollen, in dem 300.000 Windräder stehen? Davon abgesehen, dass der Strompreis ungeheuer hoch und damit der Wohlstand drastisch sinken wird? Ist das unsere Vorstellung von Zukunft und Innovation, einzubetoniertes Land mit 1 Windmühle auf jedem Quadratkilometer? Das soll dann 'nachhaltig' sein? Solarstrom der 4 Monate praktisch völlig ausfällt?

    Für mich gibt es nur einen Nachhaltigkeitsbegriff. und dass ist der, dass eine Volkswirtschaft nur soviel ausgeben kann, wie sie auch erwirtschaftet. Nach Sozialleistungen auf Pump, Rente auf Pump kommt jetzt noch die deutsche Energiewende auf Pump?

    Das hat Rot-Grün clever eingefädelt. Viele Abzocker in einem riesigen Subventionsmarkt und eine medial verdummte Mehrheit, die das alles für ein gutes Gewissen bezahlt. Ideologien hat man den braven Deutschen schon immer gut verkaufen können.

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  3. +jwabu Darf ich nachfragen woher Sie auf 300.000 Windräder kommen. Bei 5MW pro Windrad und 20% Auslastung liefert ein Windrad pro Jahr 8,7GWh, Deutschland benötigt etwa 400.000GWh Windstrom, das macht etwa 45.000 Windräder. Davon können viele offshore stehen.

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    1. 5 MW pro Windrad (jeweils gut 200m hoch) ist wohl eine reichlich optimistische Annahme und offshore wirtschaftlich wohl kaum realisierbar. Wo wird solches diskutiert? 2 MW dürften auf lange Sicht eher realisitsch sein. Derzeit sind 1,25 MW im Schnitt installiert.

      Auch eine Annahme von 20% scheint mir reichlich optimistisch. Offshore zeigen langfristige Auswertungen britischer Standorte eine Verfügbarkeit von 30% statt der bei uns oft genannten 40%. An Land sind die besten Windstandorte längst besetzt, je nach Bundesland liegen wir hier bei real 12-18%.

      Wird Windstrom ohne konventionelles Backup tatsächlich irgendwann komplett genutzt, müssen Sie noch die nicht unbeträchtlichen Wirkungsgradverluste der Speicher abziehen. PSW und Lageenergiespeicher mit etwa 75% halte ich weder geologisch noch politisch (die Bevölkerung wird weder Lageenergiespeicher in großer Zahl akzeptieren, so wie schon heute jedes PSW lokal massiv bekämpft wird) oder finanziell für in großem Stil machbar. Kommen Windgas oder Druckluft, wären selbst 50% Wirkungsgrad insgesamt eine sehr optimistische Annahme.

      So ergeben sich letztlich vielleicht 8% Nutzungsgrad x 2 MW, also 1,4 GWh pro Windrad. Bei den vorgeschlagenen 400 TWh, denen eine realistische Stromverbrauchszunahme (bei konstantem Lebensstandard) zugrundeliegt, bräuchte man also theoretisch 285.000 Windmühlen. Und das sind insgesamt och immer optimistische Annahmen!

      Die gleiche Strommenge erzeugen auch 50 hochmodene Kohlekraftwerke, absolut sauber gefiltert, bei denen noch gut 100 TWh thermisch für Fernwärme oder industrielle Prozesswärme genutzt werden könnten. Für einen Bruchteil des Kapitals, auf einem Bruchteil der Fläche. Und ohne gigantische Netzausbauten genau dort, wo der Strom gebraucht wird, ganz ohne Zerstörung und Zubetonierung der deutschen Mittelgebirge.

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    2. Zerstörung der deutschen Mittelgebirge ?
      Also ich habe die toten Wälder gesehen, die durch den sauren Regen entstanden sind. Herkunft: Braunkohlekraftwerke. Die Dosis der Luftverschmutzung ist durch Filter und andere maßnahmen aktuell kleiner geworden, aber immer noch vorhanden und umweltschädlicher als hohe Windgeneratoren, die den Wald nur geringfügig belasten.

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    3. Auch wenn das schon ewig her ist ... 2015 hatten wir knapp 45 GW installierte Leistung (Wind) und haben damit 85 TWh Strom erzeugt. 2016 sind es bisher 56 TWh.

      Für 200 TWh im Jahr braucht es also 5 mal so viele Windkraftwerke wie stand heute. Ende 2015 waren es (je nach Quelle) zwischen 26000 und 27000 Windräder. Man kommt als pessimistisch auf ca. 135000 Windräder.

      Grüße

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    4. Das entspricht übrigens einem Volllastanteil von 21%.

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  4. Was ergibt sich den an Speichermöglichkeiten durch Akkus in Elektrofahrzeugen (Smart-Grid) ?
    Bei 1Mio. Fahrzeugen mit jeweils ca. 25 kW/h Batterispeicher?
    Dazu noch einige PSW kombiniert mit einigen modernen Kohlekraft/Gaskraftwerken, sodass es alles in allem einen besseren atomfreien Mix ergibt. Ich bin sicher die Zukunft wird neue Lösungen hervorbringen, auch wenn Großunternehmen damit kein Geld verdienen können.

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  5. Bei 1 Mio. Fahrzeuge ergibt sich eine Kapazität (10kWh pro Auto) von ca. 10GWh, das entspricht einem Pumpspeicherwerk wie Goldistal. Damit kann man Deutschland für 10 Minuten mit Strom versorgen!
    Hinweis: Die Herstellung von Batterien erfolgt in japanischen Großunternehmen, die damit Geld verdienen, was ok ist, wir leben in einer arbeitsteiligen Welt.

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    1. Zusätzlich zum Gesamtüberblick:
      Der Gesamtstromverbrauch Deutschlands in den 4 Wintermonaten beträgt ca: 120 TWh.
      Das oben angeführte Potential der Energiespeicherung Norwegens ohne Neubau von Speicherbecken soll 84TWh betragen. Das hört sich nach einer möglichen Deckung von 66% an. Nicht schlecht. Wenn wir dann noch den im Winter erzeugten Windstrom von 20TWh berücksichtigen haben wir eine saisonal-notwendige Speicherung von 80% erreicht. Und alles gerechnet bei aktuellem Ausbau der PV und Wind Stand Dez 2014 Ein wirklich optimistischer Gedanke. Die Leitungsverluste beim schon erwähnten Unterseekabel von Holland nach Norwegen betragen 3,7% und müssen natürlich auf 7,4% verdoppelt und mit dem Verlust der Pumpspeicherkraftwerke von ca: 20% addiert werden, aber 27,4% ist eine Größenordnung, die sehr interessant ist.
      Apropo 27,4% - das ist annähernd der Wert, den die EU bereit ist dem neuen geplanten Atomkraftwerk MEHR zu zahlen, als der Abgabepreis moderner Windkraftanlagen. (13 Cent zu <9Cent)

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