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Samstag, 8. Oktober 2011

Speicherstudie der KfW

Die KfW Bankengruppe hat eine kurze aber lesenswerte Studie zum Strom-Speicherproblem in Deutschland herausgebracht. (Download)
Der aktuelle Stand des politisch gewollten Ausbaus der erneuerbaren Energien soll dazu führen, dass bereits 2020 35% des Stromverbrauchs durch erneuerbare Energien gedeckt wird. Im Jahr 2010 lag der Wert noch bei 17%. Das entspricht also einer Verdoppelung innerhalb von zehn Jahren. Danach geht es "gemütlicher" weiter, so soll der Ausbau von 2040 auf 2050 nur noch eine Steigerung um etwa ein Viertel, dann auf 80% Anteil, betragen.
In der Studie wird sehr klar dargestellt, dass ab dem Überschreiten einer gewissen Schwelle der Produktion von erneuerbarer Energie die Nutzung von Speichern zwingend ist, will man nicht den ökologisch erzeugten Strom wegwerfen.
Speichertechnologien
Es werden dann alle auf dem Markt verfügbaren und einige im Labormaßstab vorhandenen Technologien nach ihrer Eignung für die Speicherung von Solar und Windenergie geprüft.
Dabei sollte nach Meinung der Autoren eine gute Speichertechnik folgende Qualitäten mitbringen:
  • Hohe Kapazität
  • Große Leistung
  • Guter Wirkungsgrad
  • Geringe Selbstentladung
Von den untersuchten Speichern:
  • Pumpspeicher
  • Druckluftspeicher
  • Wasserstoffspeicher
  • Lithium-Ionen Akkus
  • Redox-Flow-Batterien
Sind nur die ersten Zwei in der Lage, zumindest einen Wochenausgleich zu liefern. Wasserstoff hat mit 40% einen zu geringen Wirkungsgrad, Lithium Akkus sind viel zu teuer und Redox-Flow-Batterien haben einen sehr hohen Preis für den Konverter, etwa zehnmal teurer als eine Turbine.

Allerdings gibt es ein Problem, in Deutschland ist kein Platz für Pumpspeicher mit großer Kapazität. Der Vorschlag die Speicher in Norwegen zu bauen hat einige Nachteile, insbesondere müssen sehr teure Seekabel verlegt werden. Aber auch die vollständige Abhängigkeit von einem anderen Staat bei der Stromversogung ist bedenklich.
Druckluftspeicher können theoretisch mit 70% Wirkungsgrad arbeiten, allerdings fehlt heute die notwendige Turbinentechnik, die die entsprechenden Temperaturen und Drücke gut verträgt. Ein noch größeres Problem sind riesige, isolierte Hochtemperatur-Wärmespeicher die entsprechende Drücke aushalten. Diese Systeme werden immer sehr teuer bleiben.
Lageenergiespeicher
Leider wurde der Lageenergiespeicher noch nicht in die Betrachtung mit einbezogen. Er erfüllt alle Kriterien sehr gut:
  • Hohe Kapazität (1000 GWh)
  • Große Leistung (5000 MW)
  • Guter Wirkungsgrad (ca. 75%)
  • Geringe Selbstentladung (Praktisch null)
Sollte das Forschungsprojekt Lageenergiespeicher, wie geplant, noch in diesem Jahr starten und erfolgreich sein, dann besteht gute Hoffnung, dass das Speicherproblem gelöst wird.

Kommentare:

  1. Hallo,

    mich würde interessieren wie sich die 40% Wirkungsgrad bei Wasserstoff zusammensetzen?

    Wasserstoff aus überschüssigem Strom Mittels der Fallfilm Elektrolyse hergestellt dürfte einen Wirkungsgrad von größer 90% betragen.

    Der in das Erdgasnetzt eingespeiste Wasserstoff kann mit geringen Transportverlusten transportiert werden.

    Einfach einmal nach Bio Wasserstoff im Internet suchen.

    Danke

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  2. @KH
    Der Wirkungsgrad bei der Wasserstoffherstellung ist nicht so schön. "Der energetische Wirkungsgrad der Elektrolyse von Wasser liegt bei über 70%" [wikipedia]. Dann kommen die Verluste bei der Speicherung, insbesondere muss Wasserstoff unter Druck gespeichert werden, ca. 10% Verlust, bei der Umwandlung in Strom wiederum etwa 70% Wirkungsgrad, macht am Ende 40 %.
    Hinweis: Im Labor liegen die Wirkungsgrade oft höher, weil exklusive Elektroden aus Palladium oder ähnlichen Metallen verwendet werden. Im Großbetrieb muss man darauf verzichten (Preis), was zu erheblich geringeren Wirkungsgraden führt!

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