AKKU, AUTO, STROM UND SPEICHER

Beitrag Kleinstwasserkraftwerke

Beitrag Batterieforschung

mh0000 Leuchtet ihnen das ein, dass man mit Elektroautos etwas Zukunftsfähiges auf die Straße bringt? Energie brauchen Benzin- und Elektroautos in gleichem Maße. mh0022 Wir müssen Energie bereitstellen für Mobilität und die Mengen sind ja eigentlich nicht abhängig von der Motorentechnik. gs0047 Das kann man so pauschal nicht sagen. Das hängt ab davon, wo die Energie herkommt. Zum anderen haben Sie im Elektromobil einen viel effizienteren Umwandlungsprozess. mh0101 Also leuchtet Ihnen das schon ein. gs0107 Es hat auf jeden Fall Potential. Inwieweit sich Elektrofahrzeuge durchsetzen werden, ist natürlich noch offen. Das hängt von mehreren Faktoren ab. Die Speicher sind zum Beispiel sehr kritisch: Die Kosten, die Lebensdauer. Da gibt es noch viel zu verbessern und weiterentwickeln. Da muss man schauen. mh0138 Was sind die Kernfragen, mit denen Sie sich befassen, an Ihrem Arbeitsplatz. gs0145 Ich beschäftige mich mit der Netzintegration von Elektrofahrzeugen. Ich schaue, was bedeutet es für die Versorgungsnetze, wenn die Elektrofahrzeuge über das Netz geladen werden. Im ersten Schritt bedeutet es eine Zunahme des Verbrauchs, da schaue ich, 'Kommt es zu einer Überlastung der Netze? Werden die Betriebsmittel überlastet? Wie sieht es mit der Spannungsqualität aus?' Beispielsweise mit Oberschwingungsgehalt. Und im nächsten Schritt versuche ich dann, Überlastungen zu minimieren, indem ich die Fahrzeuge in Anführungszeichen 'intelligent' lade, das heißt, indem ich versuche, die Ladeprozesse so zu steuern, dass die Netze möglichst gering belastet werden. mh0247 Was bringt so ein Auto neues hinein in ein Stromnetz? Wieso besondere Problematik? gs308 Also in erster Linie stellt so ein Fahrzeug nur eine zusätzliche Last dar. Das hängt jetzt natürlich davon ab, mit welcher Leistung man die Fahrzeuge lädt. Momentan sind die diskutierten Ladeleistungen 3,7kW, das wäre dann einphasig mit 16 Ampere, und 11 kW, das wäre dreiphasig, und das stellt halt schon eine recht hohe Last dar. Und wenn man sich vorstellt, die meisten kommen nach der Arbeit zwischen fünf und acht Uhr heim, und wenn dann alle ihr Elektrofahrzeug anstecken, kann das zu sehr hohen Lastspitzen kommen. mh0421 Sind es dann auch Antworten, die man zu liefern hat? gs0435 Natürlich. Wir schauen uns die Probleme an, die entstehen und versuchen dann auch Lösungen zu ermitteln. Beispielsweise im Fall Elektrofahrzeug gesteuerte Ladestrategien. mh0453 Das ist, was mich interessiert. Wir haben ja die Problematik, dass wir unseren Strom mit Wind und Sonne erzeugen wollen und keine Kontrolle darüber haben, wann er anfällt. Kommt man von dieser Problematik auf die Autobatterie auf irgendeine Weise? gs0542 Ich denke schon. Diese Elektrofahrzeuge sind eine steuerbare Last. Wenn man angibt, dass man zu diesem Zeitpunkt wieder losfahren möchte, dann hat man eine Zeitspanne, in der man das Auto laden kann. [...] Man kann sich dann einen Zeitpunkt aussuchen, zu dem es wirklich geladen wird. Da gibt es mehrere mögliche Steuergrößen. Da könnte man es preisbasiert laden lassen, das heißt, wenn der Strom günstig ist. Eine weitere Möglichkeit wäre, wenn man im Niederspannungsnetz lokal regenerative Erzeugungsanlagen hat, beispielsweise PV-Anlagen oder ein BHKW-Kraftwerk, dass man bei Überproduktion dieses Fahrzeug lädt.

ml1214 Wir verwenden Messdaten und reale Verteilnetzstrukturen für unsere Modelle. Speziell, wenn wir in den ländlichen Bereich gehen: Dünn besiedelte Strukturen, große landwirtschaftliche Gebäude, dort sind viele Dachflächen vorhanden, die für Photovoltaik verwendet werden können. Zudem sind in diesen Bereichen vielleicht auch noch Blockheizkraftwerke installiert, die Energie einspeisen wollen und da geraten die Netze relativ schnell an ihre Grenzen. ml1255 Gerade im ländlichen Bereich können vielleicht ein Drittel bis ein Viertel der möglichen Dächer mit Photovoltaikanlagen bestückt werden, bevor das Netz hier an seine Grenzen stößt und da sind wir eigentlich schon seit längerem dran, teilweise auch schon drüber und die Netzbetreiber müssen agieren, um diesem PV-Zubau nachzubauen, um Probleme Netz zu vermeiden. mh1323 Und in den anderen Bereichen, die sie anführen, schaut es besser aus. ml1331 Da sieht es besser aus. Speziell wenn wir in Großstädte gehen, Stadtkerne, sind viele Verbraucher, viele Wohnungen, Industriebetriebe, Büros, gegenüber einer relativ kleinen Dachfläche. Das heißt, die Energie die dort erzeugt werden könnte, kann direkt verbraucht werden, ohne dass Probleme im Netz entstehen.

mh1407 Was dieses Jahr in Gesetz gegossen wurde, ist eigentlich eine globale Steuerung: Bitteschön nicht mehr soviel Photovoltaik und auch nicht mehr so viel Wind. Das hat also nicht die Gezieltheit, die man fordern müsste, um Ihre Ergebnisse zu verwerten. ml1442 Ja, das eine ist eine Zustandsermittlung, wieviel können die Netze aufnehmen, das andere ist das Ziel einer möglichst hohen Versorgung aus erneuerbaren Energien. Jede neue Photovoltaikanlage erzeugt erneuerbaren Strom und vermeidet so Produktion aus konventionellen Kraftwerken, Kohle- oder Atomstrom. Somit ist es per se durchaus sinnvoll, weitere Anlagen zuzubauen. Aus Sicht des Netzes entstehen immer weitere Probleme. Da sind die Netzbetreiber in der Pflicht, diese Probleme zu vermeiden. Sei es durch Netzausbau oder durch intelligente Maßnahmen. mh1529 Und plötzlich fragt sich, wer sie zahlen soll, denn möglich ist es. ml1533 Möglich ist es und es ist auch notwendig. Die Netzbetreiber sind in der Pflicht, neue Anlagen anzuschließen und der Ausbau wird [von] allen Verbrauchern über die EEG-Umlage ausgeglichen.

ml1619 Einerseits ist die fluktuierende Einspeisung das Problem. Nachts können die Photovoltaikanlagen keinen Strom erzeugen. Tagsüber kann die Leistung auch innerhalb von kürzester Zeit auf Null runter gehen. Wenn Regenwetter auftritt. Das gleiche ist beim Wind. Es kann eine Flaute auftreten. Die können zwar vorhergesagt werden, aber die Höhe der Einspeisungen unterliegen großen Schwankungen. Da muss agiert werden. mh1700 Da gibt es eine Antwort von Herrn Hamacher beispielsweise: 'Große Netze aufbauen, weil irgendwo in Europa scheint die Sonne immer.' Ist das die Lösung? ml1714 Das ist eine Lösung, aber sicher nicht die Lösung. Wenn sie Strom transportieren, haben sie lange Strecken dazwischen und Verluste und um das im großen Stil zu betreiben, haben sie hohe Kosten.

mh1747 Die Alternative ist, den Strom zu puffern. Können sie da Zahlen nennen, wie groß Speicher im Verhältnis zu Anlagen sein sollten? Da hat jemand eine 5-Kilowatt-Anlage auf dem Dach. Wie groß müsste sein Speicher sein, um die Spitzen abzupuffern? ml1022 Der typische Haushaltsstromverbrauch ist bei 10 Kilowattstunden pro Tag, davon ungefähr 2/3 tagsüber, 1/3 in der Nacht. ml1815 Mit einer 5 kW Anlage könnten Sie sich durchaus selbst versorgen, wenn Sie sich einen Speicher mit circa zehn Kilowattstunden in den Keller stellen. Diesen können Sie tagsüber, wenn sie ihre Peak-Produktion und wenig Verbrauch haben, aufladen und in den Nachtstunden entladen und der reicht ihnen, um sich für einen oder mehrere Tage selbst zu versorgen. Für den Winter, wenn die Anlage schneebedeckt ist, sind diese Anlagen nicht gedacht. mh1850 Was für Kosten stecken da drin. Wie könnte man die Leute dazu bringen, dass sie es dann auch realisieren. ml1900 Die Kosten sind das große Problem. Wir reden von bis zu 1000 Euro pro Kilowattstunde. Das sind schnell Kosten, die höher sind als die der Anlage auf dem Dach. Es werden verschiedene Fördermöglichkeiten diskutiert: Eine Umlage über alle Netzbetreiber, eine Investitionsanreiz-Förderung. Aber im Moment ist noch nichts beschlossen.

gs0911 Das ist stark abhängig vom Fahrzeug. Es gibt Hybridfahrzeuge, die auch noch Verbrennungsmotor haben. Da gibt es unterschiedliche Stufen, je nach Elektromotor, bis hin zu vollen Elektrofahrzeugen. Dann sind Speicher von 20 bis 40 kWh sinnvoll.

gs1947 Ich wollte sagen, dass ich das eher problematisch sehe, dass man mit den Elektrofahrzeugen auch wieder ins Netz zurückspeist. Weil dadurch kommt es zu zusätzlichen Ladezyklen, dann schreitet die Alterung im Speicher voran und senkt die Lebensdauer des Speichers. mh2023 Gehört da nicht eine Menge Intelligenz dazu, die vorhandene Batteriekapazität vernünftig einzubinden? Eigentlich müsste man sagen: 'Ich lasse ihn halb voll, dann ist eine Entladung und eine Nachladung zulässig. Dann nutzt er dem Netz etwas. Denkt man in die Richtung? gs2020 Wie gesagt. Ich bin der Meinung, dass es sich innerhalb der nächsten paar Jahre nicht rentieren wird, dass man mit dem Elektrofahrzeug zurückspeist. Was auf jeden Fall sinnvoll ist, ist, dass man den Ladeprozess steuert, also den Moment, in dem man anfängt, das Fahrzeug zu laden. Die Speicher sind im Fahrzeug momentan mit Abstand die teuerste Komponente.

mh0840 Auf welchem Weg würden denn die Informationen über den Netzzustand erhalten? ml0837 Das ist momentan Teil der Forschung. Es gibt verschiedene Kommunikationwege. DSL, Mobilfunk, Powerline, das heißt, das Energieversorgungsnetz wird verwendet, um die Information zu übertragen.

mh2614 Wenn man jetzt schwankende Energie einspeisen möchte, und der Verbrauch ist ja auch schon immer schwankend gewesen, muss man den Netzzustand kennen und jetzt frage ich mich, welche Gerätschaften sind eigentlich notwendig, damit ich weiß, wo Elektrizität gebraucht wird und wo sie überschüssig anfällt. Was sind das eigentlich für Komponenten, die ich einbauen müsste oder die vielleicht aus anderen Gründen heute schon drin sind? ml2648 Da sind zwei Kriterien ausschlaggebend für den Netzbetreiber: Das eine ist die Höhe der Spannung, die sie messen können und die Frequenz, mit der der Strom seine Richtung ändert. In Deutschland haben wir hier 50 Hertz, der Strom ändert 50 mal in der Sekunde seine Richtung. Je mehr Leistung sie dem Netz entnehmen, desto niedriger wird die Spannung und in Extremfällen wird auch die Frequenz geringer. Das sind zwei Kriterien, die die Netzbetreiber überwachen. Die Spannung muss am Ort überwacht werden, die Frequenz ist im gesamten System gleich und kann im gesamten System überwacht werden. Wenn ein Rückgang der Frequenz erkannt wird, heißt das, die Last ist zu hoch, ich muss Energie anderweitig bereitstellen. Dieser Prozess ist autonom, der ist in die Kraftwerksregelungen implementiert, der funktioniert selbsttätig. Sobald ein Frequenzrückgang detektiert wird, versuchen die Kraftwerke ihre Leistung zu erhöhen und Energie in das Netz einzuspeichern. Das geht auch auf der anderen Seite: Wenn zuviel Leistung im Netz ist, werden entweder zusätzliche Lasten zugeschaltet, um die Leistung abzunehmen, oder die Leistung wird reduziert.

mh2801 Also ist es tatsächlich so: Ein Generator ist ein drehendes Teil, wo jemand kurbeln muss, wo ein Esel rundlaufen oder ein Wasserrad, und wenn ich auf der anderen Seite ordentlich Elektrizität abziehe, spürt der Generator das und wird langsamer und die Frequenz wird niedriger. Ist es wirklich so zu beschreiben? ml2832 Es ist tatsächlich so. Ein Sprung in der Last ist systemweit, das heißt europaweit detektierbar und man kann Maßnahmen einleiten, um dem entgegenzuwirken. ml2852 Das ist aber nur das eine Kriterium. Das zweite ist die Spannung vor Ort. Die wird in der Regel gemessen im Transportnetz, im Übertragungsnetz in der Höchstspannungsebene, teilweise noch in der Mittelspannungsebene. In den Verteilnetzbereichen, an den Hausanschlüssen wird aber nicht mehr gemessen. ml2919 Die Netzbetreiber verlassen sich hier auf ihre Erfahrung und ihre Netzauslegung und hoffen, dass ihr System funktioniert. Wenn wir aber zunehmend dezentrale Anlagen haben, die Einfluss nehmen auf die Spannung und die Last, dann müssen einfach intelligente Geräte installiert werden, die zusätzlich die Spannung überwachen und in ihren Grenzen halten um Grenzwertüberschreitungen zu vermeiden.

mh2954 Das heißt, Information an variable Verbraucher geben: Jetzt abschalten und wiedereinschalten, wenn ich was anbieten kann. ml3003 Die Spannung kann über den Verbrauch in das Netz geregelt werden. Es gibt aber auch intelligente Steuerungsmaßnahmen. Zum Beispiel kann ein Photovoltaikwechselrichter begrenzt Einfluss nehmen auf seine Spannung vor Ort und versuchen, die in gewissen Maßen zu steuern. Die Technologie ist entwickelt und erprobt und wird in den nächsten Jahren eingesetzt werden. mh3030 Das verstehe ich jetzt nicht. Er müsste doch mit 220 Volt einspeisen, um am Netz teilnehmen zu können. ml3036 Die Netzspannung sind 230 Volt beziehungsweise 400 Volt im Drehstromsystem. Die Nennspannung im Netz ist 400 Volt, bei einphasigen Hausanschlüssen sind das 230 Volt Phase gegen Erde. Diese Spannung ist aber nicht konstant. Sie schwankt über den Tag und es gibt Grenzwert, die eingehalten werden. Die Spannung darf maximal zehn Prozent höher oder niedriger sein. Wenn zuviele Photovoltaikanlagen gleichzeitig einspeisen, an einem schönen sonnigen Sonntag und wenig Last ist, dann steigt die Spannung an. Sobald Grenzwerte überschritten werden, müssten eigentlich die Wechselrichter abschalten und dürften nicht mehr einspeisen. Neue Technologien gehen aber davon aus, dass, sobald ein Anstieg der Spannung detektiert wird, wird versucht, diese Spannung selbsttätig zu reduzieren, um in den Grenzwerten zu bleiben um weiterhin einspeisen zu können. Um weiter Anlagen ohne Netzausbau anschließen zu können. mh3230 Also ist es ein elastisches Produzieren, ein Erkennen der Netzsituation am Einspeisepunkt. ml3221 Genau. Die Wechselrichter messen die Netzbedingungen vor Ort und können darauf reagieren. mh3230 Werden diese Teile jetzt schon verkauft oder braucht es dazu einen schlauen Minister, der sagt, 'Jetzt nur noch dieses Zeug kaufen beziehungsweise verkaufen.' ml3240 Die Technologie ist seit mehreren Jahren entwickelt und wird teilweise schon von den Netzbetreibern gefordert. Blindleistungsregelung. Cosinus phi, das ist der technische Begriff dazu.

ml2444 Ich denke aber, wir werden uns in Zukunft nicht auf eine einzige Speichertechnologie beschränken, sondern wir werden einen Mix von Speichertechnologien haben und je nach Einsatz die jeweilige Technologie favorisieren. mh2457 Also sie sagen, beide Wege einschlagen: Investieren in große Elektrolyseeinrichtungen, die an Offshore-Windanlagen gekoppelt sind und den Wasserstoff konvertieren in Methan und dann ins Erdgasnetz einspeisen. Als Ergänzung zu den Hochspannungs-Übertragungsleitungen. ml2531 Das ist ein sehr sinnvoller Einsatz. Das Erdgasnetz ist in Deutschland sehr gut ausgebaut und man kann es als Puffer verwenden und auch zur Verteilung. ml2543 Sie können Energie in Norddeutschland einspeisen und an anderen Orten entnehmen und entweder zurückverstromen oder zu Heizzwecken verbrennen.

ml3543 am Fahrgefühl aus meiner Sicht nicht. Die Erfahrungen sagen, dass sich Elektroautos sehr komfortabel fahren lassen. Sie stehen an der Ampel, die wird grün, ... Sie sind in kürzester Zeit auf 50 Stundenkilometer. Sie können durch die Stadt gleiten, lautlos. Und wenn sie bremsen, wird die Bremsenergie wieder verwendet, um die Batterie aufzuladen und beim nächsten Startvorgang zu beschleunigen. mh3626 Ein Opel Ampera ist seit einem halben Jahr auf dem Markt. Man sieht trotzdem keinen auf den Straßen. gs635 Das liegt sicher am Preis. Ich bin nicht sicher, was der kostet, 40000 Euro; in dem Preissegment ist der Preis einfach zu hoch und wahrscheinlich auch die Unsicherheit, wobei das bei einem Ampera nicht das Problem sein sollte, weil man ja einen sogenannten Range-Extender hat, das heißt, einen Verbrennungsmotor, mit dem man dann die Batterie auflädt, wenn die leer ist. mh3707 Ich bin gar nicht so informiert, wie die Anbindung funktioniert. gs3727 Das passt zusammen. Sie haben im Fahrzeug ja einen Gleichrichter, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Der Motor wird ja auch mit Wechselstrom betrieben. Da wird die Energie aus der Batterie wechselgerichtet und dem Motor zur Verfügung gestellt. ml3826 Eventuell bräuchten Sie eine Starkstromsteckdose in der Garage, um das Auto aufzuladen.