Eine stabile Energieversorgung ist Grundlage unserer Industriegesellschaft. Ziel ist es, in den nächsten Jahrzehnten den Anteil Erneuerbarer Energien im Netzverbund zu erhöhen, bis hin zu einer Vollversorgung. Da Einspeisungen aus Erneuerbaren Energiequellen meist von meteorologischen Bedingungen abhängen, wie Sonne und Wind, unterliegt die Leistungsabgabe starken Schwankungen. Somit wächst der Bedarf an Energiespeichern, die in der Lage sind große Mengen an Energie bei Überangebot aufzunehmen und bei Bedarf abzugeben. Hierzu eignen sich Pumpspeicherkraftwerke, Druckluftspeicherkraftwerke, chemische Speicherung in Form von Wasserstoff oder Methan und elektrochemische Speicherung durch Flow-Batterien.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Grundlagen
2.1 Warum Speichersysteme
2.2 Anforderungen an Speicher
2.3 Verschiedene Speicherformen
3. Technologien im Megawatt-Bereich
3.1 Pumpspeicherkraftwerke
3.1.1 Bestehende Kraftwerke
3.1.2 Geplante Projekte
Pumpspeicherkraftwerke in stillgelegten Bergwerken
Pumpspeicherkraftwerke in stillgelegten Tageabbaustätten
Pumpspeicherkraftwerke in Küstengewässern
3.2 Druckluftspeicherkraftwerke
3.2.1 Bestehende Kraftwerke
3.2.2 Geplante Projekte
Diabate Anlagen
Adiabate Anlagen
Isobares GuD - Druckluftspeicherkraftwerk mit Wärmespeicher
Adiabate Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung
Submarine Druckluftspeicherung
Submarine adiabate Druckluftspeicherung
System der direkten Drucklufterzeugung
3.3 Chemische/Elektrochemische Speicherungen
3.3.1 Wasserstoff
3.3.2 Methan
3.3.3 Batterien
4. Förderungen
5. Wirtschaftlichkeit
6. Perspektiven
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht technisch-wirtschaftliche Perspektiven der stationären elektrischen Energiespeicherung im Megawatt-Bereich, um die Herausforderungen durch stark fluktuierende Erneuerbare Energiequellen im deutschen Netzverbund zu bewältigen.
- Analyse der Notwendigkeit und Anforderungen an Großspeichersysteme.
- Technische Evaluierung von Pumpspeicher- und Druckluftspeicherkraftwerken.
- Untersuchung chemischer/elektrochemischer Speicher wie Wasserstoff, Methan und Redox-Flow-Batterien.
- Bewertung der Wirtschaftlichkeit und aktueller Förderinstrumente.
- Zusammenfassung der Zukunftsperspektiven und Entwicklungsziele bis 2050.
Auszug aus dem Buch
3.1 Pumpspeicherkraftwerke
Pumpspeicherkraftwerke sind schon seit 1930 Teil unseres Versorgungsbetriebs. Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 80% sind sie technisch ausgereift und gelten als zuverlässig und flexibel in der Betriebsweise. Der Wechsel zwischen Laden und Entladen ist innerhalb von Sekunden-Minuten möglich, ebenso kann aus dem Stillstand innerhalb kürzester Zeit Leistung bereitgestellt werden. Sie bestehen aus Ober-und Unterbecken, beim Einspeichern wird Wasser entgegen der Erdanziehung in das obere Becken gepumpt, beim Ausspeichern fließt das Wasser über Leitungen zurück in das Unterbecken durchströmt hierbei eine Turbine, die wiederum einen Generator antreibt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die energiewirtschaftlichen Herausforderungen durch fluktuierende Erneuerbare Energien und die Notwendigkeit von Energiespeichern im industriellen Maßstab.
2. Grundlagen: Erläutert die Aufgaben von Speichersystemen, definiert wichtige technische Kenngrößen und klassifiziert Speicherformen.
3. Technologien im Megawatt-Bereich: Analysiert detailliert Pumpspeicherkraftwerke, Druckluftspeicherkraftwerke sowie chemische und elektrochemische Speichertechnologien inklusive aktueller Projekte.
4. Förderungen: Gibt einen Überblick über politische Ziele, Koalitionsverträge und spezifische Förderprogramme für Speichertechnologien in Deutschland.
5. Wirtschaftlichkeit: Diskutiert die ökonomischen Aspekte und Methoden zur Bestimmung der Stromgestehungskosten bei Speicherkraftwerken.
6. Perspektiven: Fasst die künftige Rolle der Speichersysteme im Rahmen der Energiewende zusammen und bewertet die verschiedenen Technologien bezüglich ihrer Eignung.
Schlüsselwörter
Energiespeicherung, Erneuerbare Energien, Netzverbund, Pumpspeicherkraftwerke, Druckluftspeicherkraftwerke, Wasserstoff, Methan, Redox-Flow-Batterien, Stromgestehungskosten, Wirkungsgrad, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher, Netzstabilität, Energiewende, Elektrochemische Speicher.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht technische und wirtschaftliche Perspektiven für Großenergiespeicher in Deutschland, um Strom aus stark schwankenden Erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne effektiv in das Netz zu integrieren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind mechanische Speicher (Pump- und Druckluftspeicher) sowie chemische/elektrochemische Speicher (Wasserstoff, Methan, Batterien), ergänzt durch wirtschaftliche Betrachtungen und Förderprogramme.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, einen Überblick über technische Lösungsmöglichkeiten und Perspektiven zur Speicherung großer Energiemengen zu geben, um Angebot und Nachfrage bei fluktuierender Einspeisung auszugleichen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse, der Auswertung technischer Daten bestehender sowie geplanter Anlagen und der Synthese aktueller energiewirtschaftlicher Studien.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die detaillierte technische Analyse der Speichertechnologien, ihre Funktionsweisen, Kapazitäten, aktuelle Demonstrationsprojekte und deren ökonomische Einordnung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Energiespeicherung, Netzverbund, Wirkungsgrad, Stromveredelung, Langzeitspeicherung, Elektrolyse und Power-to-Gas-Konzepte.
Wie unterscheidet sich die Speicherung in Wasserstoff von Methan?
Während Wasserstoff als direkter Energieträger betrachtet wird, ermöglicht die Methanisierung die Nutzung der bestehenden Erdgas-Infrastruktur, was bei geringerem Wirkungsgrad große Vorteile für die Langzeitspeicherung bietet.
Warum sind Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland nur begrenzt ausbaubar?
Der Ausbau ist durch die Abhängigkeit von spezifischen geografischen Gegebenheiten (Fallhöhe, Gelände) und strenge Umweltschutzauflagen stark limitiert.
Welches Potenzial haben Druckluftspeicher im Vergleich zu Pumpspeichern?
Druckluftspeicher benötigen keine oberirdischen Speicherbecken und können unterirdisch in Salzkavernen realisiert werden, was den Eingriff in die Landschaft minimiert.
- Arbeit zitieren
- Carolina Giebel (Autor:in), 2010, Perspektiven der stationären elektrischen Energiespeicherung für stark fluktuierende Erneuerbare Energiequellen im Netzverbund, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/165698
