Erneuerbare Energie gelungene Symbiose von Natur und Technik

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1 Erneuerbare Energie gelungene Symbiose von Natur und Technik Kavernenkraftwerk Verzascatal Tessin Schweiz Bauzeit Kavernenkraftwerk Verzascatal, Tessin, Schweiz, Bauzeit Leistung 105 MW, 3 vertikale Francis Turbinen, 1 Pelton Turbine, Höhe der Staumauer 220m, Ablauf in den Lago Maggiore, Bekannt durch ersten Bungee Sprung von der Staukrone im Film James Bond 007 Goldeneye, 1995

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3 Speicherung von elektrischem Strom Voraussetzung jeder Energiewende Dr. Ing. Manfred Mach Lehrstuhl für Technologie und Innovationsmanagement Technische Universität Berlin RHOMBOS VERLAG

4 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über nb.de abrufbar Herausgeberin: D&D Switzerland GmbH Mitwirkung bei der Gestaltung : Philip Pasler, B.Sc. Maschinenbau Bildnachweis: Verlag: Druck: Dr. med. Daniela Ruchti Mach, Bern RHOMBOS VERLAG Kurfürstenstraße 15/16, Berlin E Mail: verlag@rhombos.de Homepage: VK Nr PRINT GROUP GmbH, Polen 2015 RHOMBOS VERLAG, Berlin Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck, auch auszugsweise, verboten. Ki Kein Teil Tildieses Werkes darf außerhalb lbder engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ohne schriftliche Einwilligung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme gespeichert, verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. ISBN:

5 Diese Arbeit schrieb ich für meine energiebeflissenen Studenten, und zwar meist in der Prime Time, der Hauptbildungszeit des Normalbürgers, täglich ab 20:15 Uhr nach der Tagesschau.

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7 Inhalt Seite Vorwort 11 Teil I: Rund um die Energiewende m.anlaß Begründung Widersprüche Umweltaspekte der deutschen Energiewende Schonung und Substitution fossiler Ressourcen Verminderung des Ausstoßes von Kohlendioxid Neue Stromleitungen und Stromspeicher Treibhauseffekt als Begründung der Energiewende Vorbereitung auf ein neues Energiezeitalter Das Moratorium und die Kommissionen Erneuerbare Stromerzeugung Winter/Sommer Windstromerzeugung, Arbeit vs. Leistung, Hochrechnung Wind und Solarenergie, Deutschland, Zi Zeitnutzungsgrad Redundante Kraftwerksparks in Deutschland 64 Teil II: Rund um die Stromspeicher m,,größe Technik Machbarkeit Lastausgleich und Frequenzregelung Die Größe der Stromspeicher Techniken der Energiespeicherung (Übersicht) Mechanische Speicher Pumpspeicherkraftwerke Druckluftspeicher Schwungradspeicher 89

8 16. Chemische Speicher Batteriespeicher/Akkus Blei Säure Akkumulatoren Lithium Ionen Akkumulatoren Natrium Schwefel Akkumulatoren Redox Flow Akkumulatoren Batterien als Speicher für Elektromobilität Wasserstoffspeicherung Druckspeicherung Flüssigspeicherung Chemische (Metalhüllen/Hybrid) Speicherung Erdgasnetzspeicherung Wasserstoff Rückverstromung Methanspeicher und Methanisierung (Power to Gas) Geringer Wirkungsgrad Ungesicherte CO 2 Versorgung Keine langfristige Rückverstromungsmöglichkeit Elektrische Speicher Kondensatoren Supraleitende magnetische Energiespulen (SMES) Thermische Speicher Industrie Verbundspeicher Thermoöl,Salz und Zeralithspeicher Elektro (Nacht ) Speicherheizung Flüssigluft Energiespiecher (LAES) Flüssigeis Energiespeicher (Vacuum Ice Slurry) Virtuelle Speicher Virtuelle Kälte und Wärmespeicher Virtuelle Stromspeicher Demand Side Management (DSM) 127

9 Teil III: Rund um die Wirtschaftlichkeit m,kosten Risiko Wettbewerbsfähigkeit Wirkungsgrad und Einsatzbereich der Speicher Höchste Wirkungsgrade Hohe Wirkungsgrade Gute Wirkungsgrade ik Schlechte Wirkungsgrade Leistungsvergleich der Speicher Investitionsaufwand Aufwand in je kw installierter Leistung Aufwand in je kwh entspeicherter Energie Arbeits (Speicher ) Kosten Strombezugspreis nach Speicherung Pumpspeicherstrompreis Druckluftspeicherstrompreis Wasserstoffspeicherstrompreis Methanisierungs (Power to Gas)speicherstrompreis Risikobetrachtung der drei Speicherarten Risiko bei Pumpspeicherkraftwerken Risiko bei Druckluftpeicherkraftwerken Risiko bei Power to Gas to Electricity Speicherung Energiewende ohne Stromspeicher? Empfehlungen zur deutschen Energiewende Empfehlung zu den Kosten Empfehlung zu den Terminen Empfehlung zur Technik Schlußbemerkung Historische Stimmen zu Problemen mit Großvorhaben Verzeichnis der Abbildungen Literaturverzeichnis 177 Autor und Veröffentlichungen 181