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23.09.08

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26.12.12


 

 

Grundlagen der Windenergie

 

 

 

Thema

weitere Themen

 

Einführung

Gesamtenergiekonzept

Windgeschwindigkeit

 

Überblick

Wasserstofftechnologie auf Basis von Windstrom

Leistungskennlinie

 

Gegenargumente

Solarthermie und Aufwind für die Zukunft? (11.11.12)

Ertrag

 

Grundprinzipien

Photovoltaik im Vergleich zur Windenergie (11.11.12)

Auslastung

 

vertikale Achse

Biomasse kritisch betrachtet (24.12.11)

Leistungsverteilung

 

horizontale Achse

Wärmeträger sollten sich auf Holz stützen

Rotorfläche

 

Linksammlung

Wasserkraft als echte Alternative (24.12.11)

Nabenhöhe

 

Windkaft

Speicherung (ergänzt 26.12.12)

Referenzertrag

 

Energie

Schmierung von Lager und Getriebe optimieren

Planung

 

Hersteller

Stromversorgung 2020 (26.12.12)

Vorschlag neues EEG



Wasserstofftechnologie für Pkw

Bevor ich mich näher informierte, hielt ich die Stromherstellung für Kraftverkehr mittels Brennstoffzellen für zu teuer. Dabei hatte ich eines nicht berücksichtigt: Der Wirkungsgrad aus Brennstoffzelle und Elektromotor liegt bei über 60% und damit doppelt so hoch wie bei Verbrennungsmotoren. Da der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotor unter Teillast deutlich sinkt, überwiegen die Vorteile der Wasserstofftechnologie noch mehr. Dies soll durch eine grobe Abschätzung in folgender Tabelle ersichtlich werden. Nach Dr. Vock könnte der Wasserstoff auf dem Meer auf Schiffen mit aufgebauten Windrädern gewonnen und transportiert werden
Tabelle: Übersicht Brennstoffkosten für Mittelklasse-Pkw ca 52 kW (71 PS) (Stand meiner Abschätzung: 15.12.2006)
Weitere Hinweise zur Tabelle siehe Fußnoten 1 bis 20 unterhalb der Tabelle

Variante

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Antriebskonzept
 

Benzin- auto
mit
Ver- bren- nungs-
motor

Diesel-
auto
mit
Ver- bren- nungs-
motor

Hybrid-
auto Diesel/ Elektro-
antrieb
(1)

Erdgas- auto
mit
Ver- bren- nungs-
motor
 

H2-
Ver-
bren- nungs- auto aus Erdgas

Raps-
Auto
mit
Ver- bren- nungs-
motor

Bio-
diesel
mit
Ver- bren- nungs-
motor

Wind-
strom Binnen-
land ;
Brenn- stoff-
zelle

Wind- strom
aus
Meer; Brenn- stoff-
zelle

Solar- strom
aus
Kristall- zellen;
Brenn- stoff-
zelle

Solar-
strom
aus
Dünn- schicht; Brenn- stoff-
zelle

Solar-
strom
aus idealen
Zellen;
Brenn- stoff-
zelle

Solar-
strom
aus
Solar-
thermie; Brenn-
stoff-
zelle

Solar- strom
aus Aufwind-
Kraftwerk
Brenn- stoff- zelle

Solar- auto mit Batterie
 

Elektro- auto mit Batterie und Strom aus der Steck-
dose

Holz- ver- gasung; Wasser- stoff; Brenn- stoff- zelle (2)

Erdgas- auto,
Wasser-
stoff;
Brenn- stof- Zelle

Rohstoffpreis in ct /kWh (3)

5

5

5

5

5

7

7

8

4

35

25

15

10

3

40

15

2,5

5

Wirkungsgrad Umwandlung in Brennstoff (4)

1,00

1,00

1,00

1,00

0,80

1,00

0,90

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,90

1,00

0,50

0,80

Wirkungsgrad der Speicherung (5)

1,00

1,00

1,00

1,00

0,80

1,00

1,00

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,75

0,75

0,80

0,80

Wirkungsgrad der Brennstoffzelle (6)

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

1,00

1,00

0,65

0,65

Wirkungsgrad des Motors (7)

0,20

0,25

0,30

0,22

0,25

0,25

0,25

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

Wirkungsgrad des Getriebes (8)

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

Gesamtwirkungsgrad (9)

0,19

0,24

0,29

0,21

0,15

0,24

0,21

0,64

0,29

0,29

0,29

0,29

0,29

0,29

0,58

0,22

0,21

0,36

reine Energiekosten in ct/kWh auf Achse (10)

26,32

21,05

17,54

23,92

32,89

29,47

32,75

27,68

13,84

121,11

86,51

51,9

34,6

10,38

69,31

23,39

11,25

14,06

Transportkosten in ct / kWh (11)

0,0

0,0

0,0

0,0

1,0

0,0

0,0

1,0

2,0

1,0

1,0

1,0

2,0

3,0

0,0

0,0

1,0

1,0

Tankstellenkosten in ct /kWh (12)

0,0

0,0

0,0

0,0

0,5

0,0

0,0

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,0

0,0

0,5

0,5

Kraftstoffumwandlungskosten Ct/kWh (13)

0,0

0,0

0,0

0,0

1,0

0,0

1,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

0,0

0,0

4,0

1,0

Summe der Zusatzkosten in ct/kWh (14)

0,0

0,0

0,0

0,0

2,5

0,0

1,0

3,5

4,5

3,5

3,5

3,5

4,5

5,5

0,0

0,0

5,5

2,5

Gesamtpreis in ct/ kWh auf die Achse (15)

26,32

21,05

17,54

23,92

35,39

29,47

33,75

31,18

18,34

124,61

90,01

55,4

39,1

15,88

69,31

23,39

16,75

16,56

Kraftstoffkosten in Euro für 200000 km (16)

6579

5263

4386

5981

8849

7368

8437

7796

4585

31153

22502

13851

9776

3970

17327

5848

4187

4139

Minderkosten in Euro zu Benzinauto ohne Steuer (17)

0

1316

2193

598

-2270

-789

-1858

-1217

1994

-24574

-15923

-7272

-3197

2609

-10748

731

2392

2440

Steueraufschlag geschätzter Faktor (18)

1,4

1,1

1,1

0,2

0,2

0,3

0,3

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

Kraftstoffkosten mit Steuer für 200000 km (19)

15789

11053

9211

7177

10618

9579

10968

9355

5502

37383

27002

16621

11731

4764

18713

7018

5024

4967

Minderkosten in Euro zu Benzinauto mit Kraftstoffsteuer (20)

0

4737

6579

8612

5171

6211

4821

6435

10287

-21594

-11213

-832

4058

11025

-2924

8772

10766

10822

(1) Der Wirkungsgrad des Antiebs mittels Motor wird dadurch höher, da der Verbrennungsmotor weitgehend im Nennlastbereich fährt. Ein theoretischer Wert von 35% dürfte dennoch nicht erreicht werden, da durch Batterie und E-Motor ebenfalls Verluste auftreten. Daher die Schätzung von 30% Gesamtwirkungsgrad für Diesel- und E-motor
(2) Einen für mich interessanten Ansatz zur Gewinnung von Wasserstoff aus Biomasse hat die Firma h s energieanlagen gmbh. http://www.hsenergie.eu
(3) meine Abschätzung der Preise ohne Steuer für den Energieträger, der dem jeweiligen PKW zugeführt werden muß, bzw. für den Strom, aus welchem mittel Elektrolyse Wasserstoff gewonnen wird.
Den Werten liegt eine Faustgröße von ca 10 kWh/ l für flüssige Brennstoffe und ca 10 kWh/ m³ Erdgas zugrunde. Die Preise für verschiedene „Stromarten“ beruhen auf meinen persönlichen Einschätzungen.
(4) Bei den Standartenergieträgern Diesel, Benzin, Erdgas, Strom sind die Preise für Umwandlung im Preis für die Rohstoffe enthalten. Diese Energieträger kommen im PKW direkt zum Einsatz. Eine Umwandlung des Brennstoffs ist also nicht nötig. Der Wirkungsgrad daher 100%. Strom dagegen kann im PKW nicht direkt eingesetzt werden. Es ist ein Zwischenspeicher nötig, entweder in Form einer Batterie oder auch als Wasserstoff. Bei dieser Umwandlung geht Energie verloren. Dies kommt in diesem Wirkungsgrad zum tragen
(5) Die Speichung von flüssigen Energieträgern verbraucht kaum Energie. Geringe Verluste beim Tanken werden hier vernachlässigt. Die Tanks sind weitgehend dicht. Anders sieht es bei Wasserstoff aus. Dieser läßt sich nicht verlustfrei speichern.. Nicht umsonst haben Wasserstoffautos Garagenverbot. Auch Batterien haben Eigenverluste.
(6) Wasserstoff könnte man nun eigentlich direkt als Energieträger einsetzten und dies wird auch in Pilotversuchen schon gemacht. Ich halte es aber für sinnvoller noch eine weitere Umwandlung in Kauf zunehmen, nämlich die bedarfsorientierte Umwandlung in Strom durch eine Brennstoffzelle an Bord des PKW.
(7) Die eigentliche Stärke der Wasserstoffschiene kommt beim Wirkungsgrad des Motors zum tragen. Die Verbrennungsmotoren wandeln nämlich gerade im Teillastbetrieb bis zu 80% nur in Wärme um. Der Elektromotor begnügt sich mit 10% Eigenverbrauch.
(8) Diesem Wirkungsgrad für das Getriebe und die Antriebslager liegt meine Schätzung zugrunde. Durch Leichtlauföle oder Additive , wie z.B. von Mathy, sollte der Verlust auf unter 5% begrenzt werden können.
(9) Alle Wirkungsgrade miteinander multipliziert ergeben den Gesamtwirkungsgrad.
(10) Bedingt durch die verschiedenen Umwandlungsverluste verteuert sich die Energie, die auf die Räder kommt beachtlich.
Der Wert ergibt sich durch Division des Rohstoffpreises (3) durch den Gesamtwirkungsgrad (9)
(11) Bei den üblichen Tankstellenpreisen sind die Transportkosten im Rohstoffpreis (3) schon enthalten. Bei der Basis von Strom als Energieträger ist dessen Preis am Ort der Entstehung kalkuliert. Sowohl für Stromtransport als auch für Wasserstofftransport zum PKW muß also noch ein Preis festgelegt werden.
(12) Auch die Tankstellenkosten sind in den Benzin- und Dieselpreisen (3) schon enthalten, die hohen Kosten für eine Wasserstofftanktstelle allerdings im Strompreis noch nicht.
(13) Auch bei der Umwandlung der Energieträger und dessen Zwischenspeicherung treten neben den oben beschriebenen Verlusten auch Kosten für Investition und Betrieb der Anlagen auf.
(14) Die hier geschätzten Zusatzkosten sollten für zukünftige serienreifen Einsatz gelten. Beim derzeigen Pilotmaßstab reichen diese Kosten bei weitem nicht aus.
(15) Hier sind im Preis für die Energie, die auf die Räder des PKW gelangt auch noch die zusätzlichen Kosten (14) berücksichtigt im Unterschied zu Position (10)
(16) Ein Mittelklasse-Pkw braucht pro 100 km ca 5,2 l Diesel = 52 KWh. Bei einem Wirkungsgrad von ca 24% im Durchschnitt für einen Diesel PKW kommen dann 12,5 kWh pro 100 km auf die Räder. Dieser Wert solle nun für alle PKW gleichermaßen gelten. Die durchschnittliche Lebensdauer eines PKW möge bei 200000 km Fahrleistung liegen. Er hat damit 25000 kWh auf die Straße gebracht. Da die Kosten pro kWh je nach Antriebsart aus Position (15) bekannt sind, läßt sich somit der Preis berechnen, wieviel das betreffende Auto in seinem Leben für seinen Antrieb benötigt.
(17) Die meisten Autos dürften wohl in 2006 auf Benzin angewiesen sein. Dieser Benzin ja nicht gerade billig, selbst wenn wie hier gar keine Steuer berücksichtigt ist. Doch wie dieser Vergleich zeigt, gibt es neben ein paar wenigen Energieträgern (gelb bzw. grün hinterlegt), die günstiger liegen, eine Vielzahl an Varianten die mehr Energiekosten verursachen als ein normales Benzinauto, z.B. auch der Biodiesel, wohlgemerkt nur von den reinen Energiekosten aus betrachtet also ohne Steuer.
Bezogen auf die reinen Energiekosten scheiden folgende Varianten gut ab: Wasserstoff aus Wind im Meer, Wasserstoff aus Aufwind in der Wüste, Wasserstoff aus Biomasse im Heatpipe-Reformer. Diese drei Varianten stellten für mich reelle Zukunftsvisionen dar. Kurzfristig könnte das Hybridauto (Spalte 3), mittlelfirstig ein Auto mit Brennstoffzelle und Wasserstoff aus Erdgas (Spalte 18) dazu beitragen, die heutigen Energiekosten zu reduzieren und damit auch den Energieverbrauch zu senken.
(18) Dies ist mein in 2006 geschätzter Anteil an Steuer bezogen auf die reinen Energiekosten.
(19) Zählt man den Steueraufschlag zu den eigentlichen Energiekosten kommt der tatsächliche Preis heraus, den ein Fahrer (Stand 2006) nach 200000 km für sein Auto an Brennstoffkosten ausgegeben hat. Die Kosten sind hierbei eher auf eine schonende Fahrweise ausgelegt.
(20) Dies ist der Preis, um den ein Auto teuerer sein dürfte als eine entsprechende Benzinkutsche, um nach 200000 km auf die gleichen Gesamtkosten zu kommen, wohlgemerkt bei dem Steuersätzen in 2006.
Für einen Aufpreis von ca 10000 Euro sollte es in absehbarer Zeit möglich sein, Autos mit Wasserstofftank, Brennstoffzelle und Elektromotor zu entwickeln. Langfristig sollte es gelingen die Mehrkosten auf 2500 Euro pro Auto zu reduzieren, um sich von der Abhängigkeit der großen Steuerermäßigung zu lösen.
Für nicht sinnvoll halte ich die Gewinnung von Wasserstoff aus Strom von Solarzellen und Binnenwindkraftwerken, soweit der Strom ins Netz eingespeist werden kann.
Keinen Sinn macht für mich die Verbrennung von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren.


Weitere Links zum Thema Wasserstoff :
Die Fachhochschule Ansbach beschäftigt sich im Fachbereich Energie- und Umweltsystemtechnik mit dem Thema Wasserstofftechnik
http://www.fh-ansbach.de
Auf folgender Seite finden Sie eine Studie über die Versorgung mit Wasserstoff.
http://www.dwv-info.de/publikationen/2005/roadmap.pdf Hauptschwierigkeit ist noch die Speicherung des Wasserstoffs. Am interessantesten kommt mir die Technik mit Nanoröhrchen aus Kohlenstoff vor, was auf folgenden Seiten erwähnt wird.
http://www.diebrennstoffzelle.de/wasserstoff/speicherung.shtml
http://www.wbzu.de/infopool/Wasserstoff_speicherung.pdf


 

 



Strom aus Solarthermie und Aufwindkraftwerken als Ergänzung zum Windstrom

Eine durchaus interessante Alternative sind da Solarthermiekraftwerke. Durch einen Flüssigsalzwärmespeicher soll das Kraftwerk auch für 7 Stunden ohne Sonne weiter arbeiten können, was sehr wichtig ist, um die Abendstunden abzudecken. Drei solcher Kraftwerke sind seit Sommer 2011 in Andalusien in Betrieb..
Im Endausbau mit einigen Gigawatt an Leistung in Wüsten oder Halbwüsten könnte Spanien sogar Exporteur von Spitzenlaststrom werden. Und wie wäre es mit Süditalien oder Sizilien oder gar Nordafrika? Die Netzkosten für Fernleitungen sind ja denen des Nahbereiches deutlich untergeordnet. Durch den starken Preisverfall von Fotovoltaik in 2011 von ca. 40% ist dem Strom aus Solarthermiekraftwerken mittlerweile eine starke Konkurrenz entstanden jedoch ohne Vorteil eines Speichermediums. Da in 2012 der Preisverfall für Photovoltaik weiterging, mehr als ich noch letztes Jahr erwartete, rückt die Möglichkeit Solarstrom aus Deutschland in Batterien zu speichern in betriebswirtschaftliche Reichweite.
Noch interessanter erscheinen mir Aufwindkraftwerke, deren Speicher einfach Wasser sein könnte. Die Dimensionen solcher Anlagen reichen an den Gigawatt-Bereich heran. Ein hohler Turm von 1000 m Höhe mit eingebauten riesigen Windturbinen überfordert zur Zeit offensichtlich sowohl potentielle Kapitalgeber als auch die Leute, die für so ein Projekt den Kopf hinhalten müßten.
Solarthermie- und Aufwindkraftwerke könnten für Europa die ideale Ergänzung zu Windenergie und Fotovoltaik darstellen. Die Kosten für eine Netzanbindung von Nordafrika sind denen von Speichermedien in Deutschland gegenüberzustellen. Der Aspekt der Versorungssicherheit spricht jedoch zusätzlich für die Speicherlösung in Deutschland und weniger für den Wüstenstrom.
Im Januar 2010 habe ich von der Existenz der Doktorarbeit von Gregor Czisch aus dem Jahre 2005 erfahren mit dem Thema:
Szenarien zur zukünftigen Stromversorgung; Kostenoptimierte Variationen zur Versorgung Europas und seiner Nachbarn mit Strom aus erneuerbaren Energien. Danach gelten Preise für Strom aus Sonne von unter 5 Cent/kWh in Zukunft für nicht unrealistisch
http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=980961599&dok_var=d1&dok_ext=pdf&filename=980961599.pdf (25 MB)
Er hat dort mehrere Modelle eine zukünftigen weltweiten Energieversorgung aus regenerativen Quellen berechnet. Auf über 500 Seiten geht er wirklich auf viele Aspekte ein, die für eine praktische Umsetzung sehr hilfreich sein sollten.
Herbert Eppel hat im Januar 2010 diese Arbeit ins Englische übersetzt. Diese englische Version könnte einst die Bibel für die weltweite Energieversorgung werden. In Buchform ist die englische Übersetzung bei Amazon angekündigt.
http://www.amazon.de:80/Scenarios-Future-Electricity-Supply-Cost-Optimised/dp/1849191565


 

 



Strom aus Solarzellen im Vergleich zur Windenergie

Strom aus Solarzellen war lange Zeit echt teuer. Allein durch den massiven Preisverfall in 2011 rücken die Stromkosten aus Solarzellen immer mehr an die Windenergie heran. Sie könnten zumindest einen Teil des Sommerdefizits übernehmen, wenn es windstill ist. Lag der Primärenergiebedarf von Solarzellen Anfang 2000 noch ca. 10 Mal so hoch wie bei der Windenergie, liegt der Faktor in 2011 nach meinen Infos bei etwa 3. Man sprach vor 10 Jahren von mindestens 4 Jahren, bis die Solarzellen ihren eigenen Energiebedarf wieder erzeugt hatten. In 2011 habe ich Zahlen von 1 bis 2 Jahren gehört.
Dass Solarzellen in der Nacht nicht arbeiten, wurde einst als recht positiv angesehen. Doch für den Übergangsbereich in den Abendstunden und Morgenstunden hinterlassen Solarzellen ein großen Loch. Während dieses Lochs sollte eine intelligente Lösung gefunden werden um Strom zu sparen, z. B. Dadurch dass alle Gefriertruhen in Deutschland in den Abendstunden automatisch ausgeschaltet werden.
Tatsächlich spielen bereits findige Verbraucher im Nov 2012 mit dem Gedanken, die Gefriertruhe nur am Tag laufen zu lassen.
Da die Auslastung von Solarzellen in Deutschland nur bei 11 % liegt führt ein Anteil von Solarstrom am Bruttostromverbrauch von etwa 4 % in 2012, dazu dass zeitweise gerade an sonnigen Wochenenden schon über 40% durch Solarstrom gedeckt wird. Da sich die konventionellen Kraftwerke nicht von heute auf morgen abschalten lassen und auch noch Platz für Strom aus Wind und Biogas sein soll, gibt es bei Solarstrom kein weiter so. Ähnlich wie bei Windstromanlagen, deren Auslastung zukünftig von 20 auf 35% steigen muß, sollte auch bei Solarkraftwerken, diese Forderung von mindestens 30% Auslastung aufgestellt werde. In der Praxis wird ja bereits ein einigen Regionen Süddeutschlands gewaltsam eine Verbesserung der Auslastung herbeigeführt, indem die Solarzellen zeitweise einfach abgeschaltet oder auf Teilleistung reduziert werden. Warum also nicht einfach den Mittagsstrom aus den Solarzellen in Bleibatterien speichern. Bei nur halber Entladung und Verhinderung der Kristallisation des Bleisulfats bei Entladung durch elektronische Tacker sollte diese Lösung bereits Ende 2012 nicht mehr weit von einer Kostendeckung entfernt sein, wenn dadurch die Eigenstromversorgung von Privathaushalten auf die Abendstunden ausgedehnt werden kann. Obwohl Strom aus Solarzellen auf Privathäusern 2012 immer noch doppelt so teuer ist wie Windstrom aus optimierten Binnenwindanlagen, könnte durch gezielte Förderung der Speicherung von Solarstrom hier langfristig eine Weiche gestellt werden, die zu einer verbesserten Integration des Solarstrom führt, da für den Privathaushalt der Solarstrom schon deutlich weniger kostet als der Versorgungstarif.
Langfristig sollte diese Strategie dazu führen, dass Solarstrom über Speicher als Spitzenlaststrom zur Verfügung steht, während Windstrom durch europaweite Netzanbindung für die zukünftige Grundlast sorgt.


 

 



Strom aus Biomasse

Ich denke an Generatoren, die mit Brennstoffen aus Abfallquellen oder regenerativen Quellen gespeist werden einschließlich der Nutzung der Abwärme als Fernwärme oder zur Versorgung von größeren Wohnanlagen und Industriebetrieben. Am interessantesten scheint mir der Ansatz der Firma lesa. Sie will bis ca 2010 Mischdampfkraftwerke mit einem Gesamtwirkungsgrad von 60% in Serie bauen, um aus Holz Strom herzustellen. Bei Holzkosten von ca 2,5 bis 3 Ct/kWh müßte sich eine solche Anlage auch rechnen, wenn die Abwärme nicht genutzt werden kann. Bis Ende 2007 soll laut Aussagen von lesa ein erster Prototyp mit 35 kW voll funktionsfähig sein. Die Funktion einer solchen Anlage wird allerdings von einigen Leuten in Zweifel gestellt. Gut sechs Jahre nach Vorstellung der obigen Idee an dieser Stelle ist Anfang 2012 eine solche Anlage immer noch in der Entwicklung. Daran hat sich auch im November 2012 noch nichts geändert.
Die Kosten von 0,56 Euro/l für
Rapsöl (Stand Anfang des Jahres 2005) in einem Blockheizkraftwerk werden gerade durch die Einspeisevergütung von 19,3 ct/kWh gedeckt. Die Kosten für Anschaffung und Wartung muß also alleine durch die Wärmeerträge gedeckt werden. Im Juli 2005 liegen die Kosten schon bei etwa 0,70 Euro/l Rapsöl. Die Schere wird also zunehmend enger. Unter 6000 Betriebsstunden pro Jahr auf Nennlast kann ich mir keine betriebswirtschaftlich sinnvolle Fahrweise vorstellen. Damit auch im Sommer zumindest ein Teillastbetrieb gewährleistet ist, darf eine solche Anlage nur einen Teil des Wärmebedarfs im Winter decken. D.h. eine konventionelle Wärmeerzeugung muß im Winter parallel betrieben werden. Für Betriebe dürfte so eine Anlage nur interessant sein, wenn ausreichend Wärmebedarf rund um die Uhr möglichst auch am Samstag und Sonntag vorhanden ist, z.B. in einem Krankenhaus. Einen beachtlichen Anteil des Ertrags fressen auch die Wartungskosten auf. In Verbindung mit dem Spezialöladditiven von Mathy aus Soltau sollten Wartungsintervalle erreicht werden können, die einer konventionellen Heizung in nichts nachstehen und die Kosten für die Wartung im Rahmen halten.
Weitere Infos über nachwachsende Rohstoffe habe ich auf der der Seite von
carmen gefunden.
Interessant dürften vorerst eher auf Rapsöl umgerüstete Dieselmotoren für den Straßenverkehr sein. Z..B.
Elsbett oder wolf und einigen anderen Die Philosophien für Einsatz und Motorumrüstung gehen bei den Herstellern recht weit auseinander. Der Kostenvorteil ist jedoch durch die Steuerbefreiung von Rapsöl und Zuschüsse beim Anbau mitbegründet. Da dies sicher nicht für alle Zeiten gelten wird (wurde bereits 2006 zum Teil abgeschafft), halte ich eine Umrüstung nur für sinnvoll, wenn die Laufleistung des Dieselfahrzeugs genügend hoch ist. Ideal wäre dies für Firmenfahrzeuge, die meist über 50000 km pro Jahr unterwegs sind. Durch eine betriebseigene Tankstelle könnte auch die ansonsten etwas mangelhafte Versorgung gut gelöst werden. Zumindest bis zur Markeinführung des Wasserstoffautos könnte Rapsöl als Zwischenlösung dienen.
Auch bei Biogaskraftwerken könnte in nicht allzu ferner Zukunft die Kostenfalle zuschnappen. Die Zuschüsse in der Landwirtschaft werden sinken. Die Preise für Energie, Dünger und Spritzmittel werden aller Voraussicht steigen. Doch die Einspeisevergütungen sind fest und zwar ohne Inflationsausgleich. So meine Meinung in 2006. In 2008 gab es schon die ersten Insolvenzen. Doch die neuen Tarife ab 2009 geben Biogaskraftwerken wieder mehr Luft zum Leben. Die Rekordmaisernte 2011 führte gar zu einem Überangebot an Mais für Biogaskraftwerke. Ob der weitere Ausbau von Biogaskraftwerken auf Basis von überwiegend Mais ökologisch sinnvoll ist, möchte ich hier zumindest als Frage in den Raum stellen, zumal bei Mais als Substrat mit dem 1400 fachen Flächenbedarf im Vergleich zu Windkraft gerechnet werden muß.
Um den Faktor 3 besser könnte der Einsatz von Igniskum statt Mais sein.
Zumindest gibt es von Seiten des EEG seit 2012 einen zaghaften Anreiz, Biogaskraftwerke in Richtung Abdeckung von Spitzenlast zu bringen.


 

 



Wärmeenergieträger der Zukunft

Als Wärmequellen der Zukunft schweben mir in erster Linie Heizungen mit Holzpellets vor, die ohne größeren Aufwand vorhandene Ölheizungen ersetzen könnten. Für Sommer und Übergangszeiten bieten sich auch Solarkollektoren an. Mittels Absoptionstechnik läßt sich mit der überschüssigen Wärme von Kollektoren im Sommer auch ein Kühleffekt erzielen. Noch hat sich bei der Absoption kein Verfahren eindeutig durchgesetzt.
Als Grundversorgung könnte auch die Wärmegewinnung aus dem Grundwasser dienen, auch wenn dazu wieder Strom zum Betrieb einer Wärmepumpe nötig ist, was den Effekt deutlich verschlechtert. Heiße Quellen könnten ohne Wärmepumpe direkt zur Wärmeversorgung eingesetzt werden, was die Sache wesentlich sinnvoller macht. Geothermie, die Nutzung heißer Quellen, wird mittlerweile im Pilotmaßstab auch zur Stromgewinnung genutzt.


Wasserkraftwerke

Wasserkraft spielt bei der zukünftigen Planung in Deutschland wohl eine geringere Rolle, da ein weiterer Ausbau zur Zeit nicht zur Diskussion steht. Die Eingriffe in die Umwelt verursachen eine hohen Planungsaufwand. So wird wohl in 2004 in Deutschland die Windkraft die Wasserkraft mengenmäßig überrunden., so vermutete ich im Sommer 2004, was sich durch die Zahlen von Februar 2005 auch bestätigte. Durch die Einbindung der Balkanländer und der Türkei in das europäische Verbundnetz könnte der dortige Ausbau der Wasserkraft ganz Europa zugute kommen.




 

 



Gedanken zur Speicherung

Zur Speicherung zeitlicher Spitzenwinderträge steht neben Druckspeichern auch Wasserstoff als Speichermedium in der Diskussion. Enercon entwickelt Schwungradspeicher (extrem hohe Drehzahlen, vakuum/magnetfeld-Lager), welche kaum Energieverluste haben (Kurzzeitspeicher).
In der Ausgabe 04 / 2005 der Zeitschift „neue energie“ werden neben den schon erwähnten Möglichkeiten noch Pumpspeicher, Batterien auf Lithiumbasis, sowie die Nutzung des elektrischen und magnetischen Feldes diskutiert.
Auch wenn die Idee von Pumpspeicherkraftwerken schon recht alt ist, die Dimension mit der Sie Dr. Matthias Popp in seiner Doktorarbeit 2010 vorschlägt, könnte entscheidend dazu beitragen, eine ortsnahe Speicherung von Strom zu verwirklichen. http://www.poppware.de/Links_und_Downloads/Pdf_Ringwall_BWK200012053058.pdf
Jetzt Ende 2012 gibt es immer mehr Berichte über Speicherlösungen. Die einfachste Lösung erscheint mir der von sfv vorgestellte Gedanke, Solarstrom vorerst in Bleibatterien zu speichern. Statt 11% Auslastung kommen dann Photovoltaikanlagen vor allem auf Privathaushalten auf 30% Auslastung. Das größte Potential, die Bleibatterien zu ersetzten, sehe ich in Natrium-Schwefel Batterien und in Redox-Flow Batterien, deren Herstellung Ende 2012 bereits Stand der Technik ist, wohl aber noch eine großen Potential an Entwicklung beinhaltet. Einfache Speicher sind Gefriertruhen und Wasserboiler, die viele Privathaushalt ihr eigen nennen. Eine intelligente Strompreisgestaltung gekoppelt an den aktuellen Börsenpreis, könnte den Erfindungsreichtum so mancher Hausbesitzer anregen. Zukunftsträchtig kommt mir auch der Gedanke vor, Methan in Erdgasnetz einzuspeisen, hergestellt aus Windstrom über Wasserstoff und dem CO2-Anteil aus Biogaskraftwerken. Während ich die Speichermöglichkeiten von Biogasanlagen vor Ort für gering halte, könnte so der vorhanden Speicher im Erdgasnetz kostengünstig mit genutzt werden. Im Bedarfsfall werden dann Gaskraftwerke zu regenerativen Spitzenlastkraftwerken.
Die Schiene aus Windstrom zu Methanol könnte viele in Betrieben vorhanden Notstromdiesel zu regenerativen Spitzenlastkraftwerken umfunktionieren.
Bereits 2006 meldete Dr. Ing Friedrich Vock seine Idee zum Patent, an Wasserstoff auf hoher See zu ernten.
Ein zukünftig wichtige Rolle sollten die Batterien von Elektroautos spielen. Wie ich im November 2012 gehört habe soll es in Frankreich und England schon finanzielle Anreize sich solche Autos anzuschaffen. In Kombination mit Marktstrompreisen bei der Auswahl der Ladezeit sollte hier eine großes Speicherpotential im Raume stehen.

Schmierung von Getrieben für Windkraftanlagen

Feinstfilter für Öl im Nebenstrom von Uni-Filter Trabold oder burmester könnten das Ölwechselintervall verlängern und die Güte des Öls aufrechterhalten. Bei jedem Filterwechsel könnte Spezialöl oder Additiv von Mathy zugesetzt werden, was schon alleine die Reibung und den Abrieb deutlich vermindert. Positive Untersuchungen gibt es dazu von der TU Dresden und der TU Hamburg-Harburg.


Stromversorgung 2020 - Zusammenfassung

- Die Weichen für 2020 werden 2012 und 2013 gestellt und sind 2020 umgesetzt.
- Die Gesamtauslastung der Windenergieanlagen (Kapazitätsfaktor) steigt von 20% in 2012 auf mindestens 30% in 2020. Die deutschen Netzausbaupläne werden diesen zukünftigen Gegebenheiten angepasst. Die Abschaltung von Windenergieanlagen mit niedriger Auslastung an einzelnen Tagen wird in Kauf genommen.
- Um Strom aus Wind grundlastfähig zu machen, wird Windstrom europaweit zusammengeschaltet. Die europäischeen Stromfernleitungen werden in dem dazu nötigen Rahmen ausgebaut. Es wird ein Optimum aus Speicherung, Abschaltung und Fernleitung gefunden.
- Vor allem in Süddeutschland ist noch großes Potential für Windenergie vorhanden, vorausgesetzt durch Regionalpläne werden nicht viele gute Windstandorte ausgeschlossen und schlechte gesetzlich zum Ausbau freigegeben
- Im Gegensatz zur Sonne zeigt Wind regional oft sehr starke Unterschiede. Daher ist bei Solarstrom die Leitung keine Alternative zur Speicherung. Zubau von weiterem Solarstrom wird an eine Speicherung gekoppelt. .
- Auch die Auslastung von Solar muß auf 30% steigen. Dazu werden die Mittagsspitzen zum Teil auch von vorhandenen Photovoltaikanlagen gespeichert. In 2012 werden Zahlen von etwa 15 ct/kWh für die Stromspeicherung genannt. Selbst bei einem Strompreis von 28 ct/kWh und einer Einspeisevergütung von 17 ct/kWh rechnet sich eine Anschaffung für Privathaushalte betriebswirtschaftlich in 2012 noch nicht. Eine Förderung im Rahmen einer Bereitstellungsgebühr für Spitzenstrom könnte den Einstieg erleichtern. Redox Flow und Natrium-Schwefel Batterien.sollten bis 2020 den Strom für unter 5 ct/kWh speichern können. Parallel dazu werden Pumpwasserkraftwerke dazu eingesetzt, um dem Strombedarf vor allem nach Sonnenuntergang gerecht zu werden und die regionale Mittagsspitze zu kappen, soweit das vorhandene Netz dazu ausreicht.
- Windstrom auf dem Meer wird nicht ins Stromnetz eingespeist, sondern an Ort und Stelle ev. nach Patent Dr. Vock in Wasserstoff umgewandelt. Dieser wird unter Verbrauch von CO2 aus Biogas ins Erdgasnetz eingespeist. Der Netzausbaus für Offshore kann dadurch gespart werden.
- Biogas wird nicht mehr unmittelbar in Strom umgesetzt, sondern ebenfalls ins Erdgasnetz eingespeist bis auf einen kleinen Anteil, um den eigenen Wärmebedarf der Anlagen zu decken.
- die in 2012 nur noch schlecht ausgelasteten Erdgaskraftwerke übernehmen wieder einen größeren Teil an Spitzenlasten
- Erdgaskraftwerke und Pumpseicherkraftwerke erhalten ebenfalls wie Batterien eine Art Bereitstellungsgebühr bis deren Auslastung wieder Werte des 20. Jahrhundert erreicht.
- Der Strompreis wird nicht nur für Großverbraucher vom Börsenpreis abhängig sondern für alle Verbraucher. Jeder einzelne kann so Gefriertruhe und Wasserboiler kostengünstig als Speicher nutzten.
- Das EEG berücksichtigt zukünftig den Wert des Stromes, insbesondere hinsichtlich Auslastung zeitlichem und regionalem Bedarf z. B. für Strom aus Fassadenanlagen oder sehr steilen Dächern, der auch im Winter bereit steht.
- Die Vergütung von Pachtpreisen für Wind und Solar kommt unter die Obhut des EEG.
- alle europäischen Länder einigen sich darauf, keine weiteren Kohle und Atomkraftwerke mehr zu bauen.
- es wird europaweit eine Ausstiegsprogramm für Atomstrom umgesetzt.
- Die Aufblähung der EEG-Umlage durch Privilegierung und Börsenpreisrückgang wird beseitigt.
- Zusatzkosten und externe Kosten bei konventionller Stromherstellung werden von der EEG-Umlage abgezogen.
- Die Haftungsumlage für Windstrom offshore wird abgeschafft ebenso wie die §19 Umlage und die KWK-Umlage. Soweit volkswirtschaflich ein Sinn dahinter steht, wie bei KWK, wird das steuerlich geregelt.
- Die Berechnung der Netzentgelte wird staatlich überwacht.




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