Popp Speicherbedarf bei einer Stromversorgung mit erneuerbaren Energien

1. Auflage 2010
ISBN: 978-3-642-01927-2
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 167 Seiten

Ist die Energieversorgung in Europa allein auf der Basis von Sonnen- und Windenergie möglich? Der Autor zeigt, dass dies eine reale Option ist. Er ermittelt den Kapazitätsbedarf für Speicherkraftwerke und stellt neue Typen von Pumpspeicherkraftwerken vor, mit deren Hilfe die Lücke zwischen wetterabhängiger Stromgewinnung und Stromverbrauch geschlossen werden könnte. Um die Stromversorgung sicherzustellen, so sein Plädoyer, müssten ferner Windkraftanlagen gesamtwirtschaftlich optimiert und alle Parameter geschickt aufeinander abgestimmt werden.


Der Autor, Matthias Popp, Jahrgang 1958, stammt aus dem bayerischen Wunsiedel im Fichtelgebirge. Er studierte von 1979 bis 1983 an der FH Coburg Maschinenbau. Bereits während dieses Studiums machte er sich selbständig. In seinem Ingenieurbüro entstanden in der Anfangsphase Konstruktionen und Software für Prüfstände namhafter Automobilzulieferer. Von 1983 bis 1989 studierte er parallel zu seiner selbständigen Tätigkeit Maschinenbau an der TU München. In einer theoretischen Semesterarbeit beschäftigte er sich mit Pumpturbinen, dem zentralen Bauelement von Pumpspeicherkraftwerken. Mit seinem Ingenieurbüro entwickelt er unter Anderem Softwarewerkzeuge für die Automobilindustrie zur Auslegung und Optimierung von Automatikgetrieben und für das Management der damit verbundenen umfangreichen Datenmengen. Von 2002 bis 2008 war er ehrenamtlicher Zweiter Bürgermeister seiner Heimatstadt Wunsiedel. Als stellvertretender Aufsichtsratsvorsitzender des dortigen regionalen Energieversorgers setzte er sich intensiv mit Fragen der Energieversorgung auseinander. Im Zuge eines Projektvorschlages für ein Pumpspeicherkraftwerk im Fichtelgebirge suchte er Antworten auf die Frage, wie Energiespeicher einen Beitrag zu einer nachhaltigen regenerativen Stromversorgung leisten können. Der Autor ist verheiratet und Vater von drei Kindern. Er ist Sportflieger, Mitglied bei Rotary und als Stadtrat politisch engagiert.

Autoren/Hrsg.

Popp, Matthias

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;5
2;Dissertation;8
3;Inhaltsverzeichnis;9
4;Kapitel 1 Einleitung und Zielsetzung;13
5;Kapitel 2 Bausteine einer erneuerbaren Stromversorgung;15
5.1;2.1 Strombedarf;15
5.2;2.2 Windenergie;17
5.2.1;2.2.1 Benutzungsgrad von Windenergieanlagen;27
5.2.2;2.2.2 Ladungsabweichung der Windenergie in Europa;31
5.3;2.3 Solarenergie;36
5.4;2.4 Kombination von Windund Solarenergie;46
5.5;2.5 Biomasse zur Stromerzeugung;47
5.6;2.6 Weitere erneuerbare Energien;49
5.6.1;2.6.1 Wasserenergie aus Fließgewässern;49
5.6.2;2.6.2 Wasserenergie aus Wellenenergie;50
5.6.3;2.6.3 Wasserenergie aus Gezeitenkraftwerken;50
5.6.4;2.6.4 Geothermie;51
5.6.5;2.6.5 Aufwindkraftwerke;51
5.6.6;2.6.6 Fallwindkraftwerke;51
5.7;2.7 Energiespeicher für die Stromwirtschaft;52
5.7.1;2.7.1 Pumpspeicherkraftwerke;54
5.7.1.1;2.7.1.1 Ringwallspeicher;58
5.7.2;2.7.2 Druckluftkavernenspeicher16;66
5.7.3;2.7.3 Wasserstofftechnologie;67
5.7.4;2.7.4 Chemische Speicher18;68
5.8;2.8 Stromexport, -Import und Prioritätsregeln;69
5.8.1;2.8.1 Speicherpriorität;70
5.8.2;2.8.2 Exportpriorität;72
5.8.3;2.8.3 Speicherpriorität und Exportpriorität im Vergleich;73
5.8.4;2.8.4 Fernübertragung elektrischer Leistung;74
5.9;2.9 Zusammenfassung zu den Bausteinen;76
6;Kapitel 3 Ausgleich ohne Stromspeicher;79
6.1;3.1 Ausgleich von Windenergie innerhalb Deutschlands;79
6.2;3.2 Ausgleich durch kontinentale Stromnetze;81
7;Kapitel 4 Ausgleich volatiler Erzeugung mit Speichern;94
7.1;4.1 Volatile Stromerzeugung und Speicherbedarf;94
7.1.1;4.1.1 Windstromeinspeisung in Deutschland und Speicherbedarf;94
7.1.1.1;rosa:;95
7.1.1.2;blau:;95
7.1.1.3;dunkelgelb:;95
7.1.1.4;rot:;95
7.1.1.5;grün:;95
7.2;4.2 Grundszenarien zum Speicherbedarf in Europa;98
7.2.1;4.2.1 Analyse der Speichernutzung;110
7.3;4.3 Kombinationen von Windund Solarenergie;116
7.3.1;4.3.1 Strategie zur Auffindung eines niedrigen Speicherbedarfs;117
7.3.2;4.3.2 Speichernutzung bei der Kombination von Windund Solarenergie;119
7.4;4.4 Erzeugungsreserve und Speicherbedarf;122
7.4.1;4.4.1 Erzeugungsreserve bei Windenergie mit 50% Benutzungsgrad;122
7.4.1.1;4.4.1.1 Speicherladeleistung begrenzt, Fernübertragung nach Bedarf;122
7.4.1.2;4.4.1.2 Speicherladeleistung nach Bedarf, Fernübertragungleistung begrenzt;124
7.4.1.3;4.4.1.3 Speicherladeleistung und Fernübertragungsleistung begrenzt;126
7.4.2;4.4.2 Erzeugungsreserve bei Kombination von Windund Solarenergie;128
7.5;4.5 Einfluss von Speicherwirkungsgrad und Prioritätsregeln;129
7.5.1;4.5.1 Windenergie bei niedrigem Speicherwirkungsgrad;130
7.5.1.1;4.5.1.1 Verbundnetz mit Windenergie bei Speicherpriorität;130
7.5.1.2;4.5.1.2 Verbundnetz mit Windenergie bei Exportpriorität;133
7.5.2;4.5.2 Volatile Kombination und Speicherwirkungsgrad;136
7.5.3;4.5.3 Leistungsinfrastruktur bei Speichern niedrigen Wirkungsgrads;138
7.6;4.6 Einfluss des Fernübertragungswirkungsgrads;139
7.7;4.7 Zusammenfassung zum Speicherbedarf;141
8;Kapitel 5 Zusammenfassung;143
8.1;5.1 Was ist neu zum Stand der Technik?;143
8.2;5.2 Ergebniszusammenfassung;145
8.3;5.3 Schlussbemerkung;147
9;Danksagungen;149
10;Literatur;151
11;Anhang;154
11.1;A Durchschnittsbezogene Leistung;154
11.2;B Ladung;154
11.3;C Leistungsund Ladungsabweichung;155
11.4;D Datenaufbereitung, Simulation und Optimierung;156
11.5;E Kombinationen aus Windund Solarenergie;161
12;Sachverzeichnis;165