Optimierung der Stromeinspeisung von Windparks

Zur Übertragung mit Gleichstrom - mit Vor- und Nachteilen - findest Du hier ausgiebige Informationen: https://de.wikipedia.org/wiki/…bertragung

Pumpspeicherwerke in Mitteldeutschland sind angesichts eines großen Landschaftsverbrauchs und extrem hohen Investitionen wenig sinnvoll. Die Umwandlung in Gas ist teuer und mit großen Verlusten behaftet. Außerdem muß danach der Energieträger trotzdem noch zum Verbraucher (etwa in Süddeutschland) transportiert werden.

vielen Dank für eure Antworten, ich möchte noch kurz aufklären warum ihr euer Wissen benötige.

ich bereite gerade meine Abschlussarbeit vor und bin im Bereich Wind sehr interessiert.
Mein wissen als Bachelor ist nicht gerade überwältigend, daher wollte ich mir etwas Rat von Leuten holen, welche auf diesem Gebiet schon etwas länger arbeiten. Die Basics mit Windkraft sind mir bekannt, aber ich glaube das wird noch ziemlich komplex werden, wenn es dann um Wirtschaftlichkeitsrechnungen gehen soll.

Ich bin heute morgen auch zu der Erkenntnis gekommen, dass eine Einspeisung für Power 2 Gas wohl wenig Sinn macht, gerade auch daher weil in meinem geplanten Windpark keine Gasleitungen verlegt sind. Die Wirkungsgrade relativ schlecht sind und mein Betreuer wert auf Effizienz legt. (Was ich selbst sehr begrüße)

Nach neuen Informationen gibt es eine Wassersperre in etwa 15 km Entfernung (Luftlinie). Könnte es Sinn machen diese mit zu nutzen? Dort wird auch über ein Pumpkraftwerk Strom erzeugt.
Ich habe Hoffnungen, dass man Windstromüberangebot dort nutzen könnte um Wasser billiger auf ein hohes Niveau zu Pumpen und dann bei Flaute wieder zu verstromen.

Mein Betreuer meinte richtigerweise, dass Pumpwasserkraftwerke eher für kurze (große) Leistungsabrufe bestimmt sind. Trotzdem sehe ich hier eventuell ein gutes Speicherpotential, zumindest für einige Megawattstunden. Was fühlt ihr? Könnte sich hier eventuell eine Verlegung eines Kabels zu dem Speicherkraftwerk lohnen.

Beste Grüße

Grimmlin

Für mich liegt die Zukunft in dezentraler Speicherung. Etwa ein Konzept, wie es von Tesla und dem Stromanbieter "Lichtblick" konzipiert wird (siehe etwa hier:http://www.zeit.de/wirtschaft/unternehmen/2015-05/energiespeicher-tesla-batterie-akku-lichtblick). Daraus ergeben sich vielfältigste Möglichkeiten für dezentrale verbrauchernahe Erzeugung und eine Speicherung ohne gigantische Anlagen. In den nächsten Jahren wird sich mit Sicherheit noch vieles in Sachen Leistungsfähigkeit und Preis bei Batterien tun, so dass hier ein riesiges Speicherpotential zu vernünftigen Kosten vorstellbar ist.

Und dann versorgt Dein Windpark nur noch lokale oder höchstens regionale Netze...

Dieter

Auch dir dig-it danke für deinen Beitrag.
Ich glaube auch das sich viele Menschen bald unabhängig von einem Energieversorger machen werden und dann bald Erneuerbare Quellen die Akkus für das Zuhause laden werden.
Aber gibt es genug Material für die Herstellung von Akkus für sämtliche Haushalte?
Batterien lassen immer so schnell nach. Wenn ich an meinen Handyakku denke, der ist nach einem Jahr nur noch mit halber Kapazität zu gebrauchen.

Beste Grüße

grimmlin

Ps: Danke das ich euer "kleines Windkraftforum" für meine großen Anlagen nutzen darf.

Hallo Erdorf,

ich habe bei einem kleinen Energieversorger angefangen mit einem Praktikum mit anschließender Abschlussarbeit für meinen Bachelortitel.

Die Thematik lautet, die Stromeinspeisung eines Windparks in schwache Netzgebiete zu verbessern.

Ich habe einen guten Betreuer hier an der Hand der ständig nur am Telefon hängt und viel draußen auf der Baustelle zu Gange ist. Die paar Minuten die er mir widmet habe ich so das Gefühl, als ob er einen Plan hat wie man das am besten angehen könnte, aber ich selber drauf kommen solle. Ich solle mir was ganz besonderes ausdenken.

Power 2 Gas wurde abgelehnt, weil keine Gasleitungen in diesem Gebiet vorkommen.
Wasserkraft ist Scheinbar auch nicht so das non plus Ultra.
Druckluftspeicher wird wohl auch eher unrealistisch sein. (meine Meinung)
Diese Dinge sind so die Standardspeicher die ich in der Hochschule kennengelernt habe.

Mir wurde nahegelegt mich mit:
- Regelbaren Trafos
- Schwungradspeicher
- Netzverstärkungen
- Abschalten und Einschalten der Windkraftanlage/n zu beschäftigen.

Auf diesem Gebiet kenne ich mich nicht gut (also gar nicht) aus.

Und wäre über kurze unkomplizierte Hilfestellungen dankbar, damit ich mich vor meinem Betreuer nicht ganz blamiere, wenn er mal wieder fragt, wie ich voran komme.

Beste Grüße

Grimmlin

Hallo Grimmlin

Ich glaub ich weiß, worauf Dein Betreuer hinaus will. Mit den wenigen Stichworten :
Mir wurde nahegelegt mich mit:
- Regelbaren Trafos
- Schwungradspeicher
- Netzverstärkungen
- Abschalten und Einschalten der Windkraftanlage/n zu beschäftigen.

Damit ist mir nach knapp 5 min klar worauf er hinaus will.....
Beiß Dich nicht so sehr an den Windkraftanlagen fest. Das solltest Du allgemeiner sehen ( könnten auch Solarzellen sein!) ....
Es geht um die "effektive Einspeisung in ein Schwachstromnetz" .Soweit ich Dich verstanden habe ..könnten die Leitungen eventuell die "Spitzenleistungen" nicht verkraften..?!?
...und was macht man dann.... ( kappt die Spitzen ab..... Windräder abschalten ......was angesichts der Erstellungkosten so einer Windkraftanlage/n jedem Geldgeber das Herz blutet...!!)
Als Lösung : Spitzen anders "kappen" ....und trotzdem das vorhandene Stromnetz ( begrenzte schwache Leitung !) optimal auslasten......
Und nun denk mal an die Stichworte ....( müsstest Du selber drauf kommen!)

Die Lösung nutzt die Windkraftanlagen und das Stromnetz effektive rund kostengünstiger.....
...bei guter Auslegung Laufen die Windkraftanlagen kontinuierlicher und der Strom/ Leistungsfluss unterliegt nicht mehr so hohen Schwankungen....Die Stromleitungen können besser ausgenutzt werden ( keine höheren Kosten für "dickere" Leitung nötig... bei gleicher Leistungsübertragung ( über die Zeit gerechnet!)...

Das hat Alles nur sehr sekundär mit Windrädern zu tun..
( Ich hoffe Du kommst auch auf die Lösung.....)

Gruß Ralf

Hallo Erdorf

Jo ! ...von Prinzip wäre das Mein Gedanke.....
Nur ich würde einen separaten Rotationsspeicher unten am Boden zusätzlich zu den Windrädern aufstellen.
Vorteil: Die Stromspitzen von mehreren Windkrafträdern könnten "abgepuffert" werden. ( und die Windräder oben lustig weiterdrehen , wie bisher...! ohne Baulichen Änderungen....erhöhte Drehzahl = höhere Belastung! .... ) wobei die Drehzahlerhöhung sehr schnell an ihre Grenzen stoßen würde !! ( Die Flügelspitzen sind doch schon fast mit Schallgeschwindigkeit unterwegs... wenn ich mich nicht irre..?!? )
Kostenfaktor: unten am Boden eine Masse zu lagern ( statt hoch oben mit großem "Hebel " (Turmhöhe!) ist meiner Meinung nach wesentlich billiger zu realisieren .....)

Die Auslegeung/ Berechnung stelle ich mir nicht sooo leicht vor. Darauf wird wohl der Inhalt "die Bachelorarbeit schwerpunktmäßig drauf hinauslaufen...

Gruß Ralf

Gruß Ralf

Hallo Ralf,



Und wie groß soll der zusätzliche Rotationsspeicher bitte werden?!
Damit der Rotationsspeicher in brauchbarer Dimension Energien und Zeiten überbrücken kann
muss er in ähnlicher Dimension wie das Windrad gebaut werden (z.B. die selbe Rotationsenergie).
Das wird bei einem 3 MW Windrad ein zusätzliches 'Monster'.

Wie soll das aussehen?
z.B: ein Drehteller am Fuße des Mastes, dessen Drehachse der Mast des Windrades ist?
Vielleicht so 5 m hoch und 20 Meter breit (Durchmesser) aus Beton?
Geht auch kleiner nur muss es dann flotter drehen.
Diese Masse müsste über einen zusätzlichen Motor/Generator angetrieben werden.
Der kann kleiner als das Windrad dimensioniert werden, vielleicht Faktor 10 kleiner, was dann immer noch ein Riesen Trümmer ist.
Ich glaube nicht dass so eine zusätzliche Konstruktion Sinn macht: Aufwand/Nutzen.
Wobei, geschickt montiert, man sich Teile der Fundament Kosten sparen kann,
weil das dann so etwas wie ein Stehaufmännchen wird

Hallo Grimmlin,
liefere mal bitte folgende Informationen:

Wie wird das Windrad z.Z. ans Netz angekoppelt?
asynchron oder synchron Generator? Trafos? ...
An welche Netzspannung soll das Windrad gekoppelt werden?

Ich vermute das die großen Windräder z.Z. mit eher konstanter Drehzahl betrieben werden
und über die Flügel das Drehmoment und so die Leistung geregelt wird.
Stimmt das? Ist es überhaupt möglich das Windrad über Nenndrehzahl zu betreiben?
Wenn ja, wie viel? Und welche Rotationsenergie könnte man theoretisch maximal so im Windrad zeitweise unterbringen?
Trägheitsmoment der Windanlage (alt Drehmasse) * (Max Drehzahl - Nenn Drehzahl) * vermutlich noch eine Konstante.
Dann abschätzen wie viel Zeit das Windrad mit 3 MW laufen muss um diesen Speicher dann voll zu machen,
bzw. abschätzen wie viel Zeit man so überbrücken könnte und das Netz entlasten könnte,
bevor man die Flügel am Windrad einklappen muss.

Hinzu kommt dann noch eine aktuelle Netzanalyse,
also wann ist das Netz quasi voll welche Schwankungen in welchen Zeitdauern gibt es dort?
Wie viel Zeit müsste man überbrücken können damit sich das lohnt?
Wie viel Energie könnten man durch eine Rotationsspeicher (Egal wie nun gemacht) zusätzlich einspeisen,
weil man die Flügel nicht verstellen muss. Dem gegenüber gestellt der erforderliche Aufwand --> Aufwand / Nutzen

Beim Aufwand / Nutzen darf dann gerne auch herauskommen: lohnt nicht.
Wenn das plausible analysiert und darstellt wird wäre das ein brauchbares Ergebnis.

Hier ein Link zum Trägheitsmoment:
https://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A4gheitsmoment



Ich gehe davon aus, das so ein Windrad ein enormes Trägheitsmoment hat und ein passender externer Rotationsspeicher,
weil er entweder viel Masse haben muss und/oder einen großen Durchmesser haben muss ein erheblicher zusätzlicher Aufwand bedeutet.
Zudem muss berücksichtigt werden dass dieser zusätzliche Rotationsspeicher keinen Windschatten produzieren darf.

Viel Erfolg, Grüße

Hallo Grimmlin,



Ja, könnte man.

z.B. 3 KWh / 3 MW = 0.001 h Puffer = 3,6 Sekunden Puffern.
Es wären Akku Typen erforderlich, die am liebsten leer sind,
damit man den Akku Inhalt komplett ins Netz hoch laden kann.
Blei Akkus z.B. wären ungeeignet.
https://de.wikipedia.org/wiki/Nickel-Cadmium-Akkumulator als Nass Zellen, wie oft in Loks eingesetzt müssten gehen.

Ich würde aber auch mal überschlagen, welche Schwungmasse und Drehfrequenz man benötigen würde für einen externen Rotationsspeicher von 3KWh.
Einfach nur mal um sich über die Größen Ordnung klar zu werden und weil dein Betreuer das vorgeschlagen hat.
Also ist ein "externen Rotationsspeicher" realistisch machbar?
Schau mal hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwungradspeicherung
und hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Schwungrad-Speicherkraftwerk

Hier habe ich etwas gefunden, das ca. 0.5 KWh speichern kann (um mal eine Größenordnung zu bekommen):
http://www.siemens.com/innovat…icher.html

Reichen denn 3.6 Sekunden zu puffern?
Nimmt die Leistung des Windrad dann in der Zeit nennenswert ab?
Kann das Netz nach den 3.6 Sekunden Nennenswert mehr Leistung aufnehmen?

Was bringt das 3.6 Sekunden zu puffern?
Wie viel Energie kann ich in real zu erwartenden Anwendungsszenarien damit mehr einspeisen?

Grüße

Hallo XXLRay,

da wirst du vermutlich recht haben.
Schwungradspeicher sind eher für kürzere Zeiten gedacht.

Hier mal 4 Systeme im Vergleich:
http://www.rosseta.de/srsdaty.htm

Interessant ist die verwendetet Technik:
Die Energie wird hauptsächlich über hohe Drehzahlen gespeichert.
Deswegen Läuft das System im Vakuum um keinen Luftwiederstand zu haben.
Außerdem, so wie ich es verstanden habe, werden Magnet Lager oder Magnet unterstütze Lager verwendet
um bei diesen Drehzahlen weniger Verluste zu haben und keine Lagerschäden zu bekommen.
Das größte dieser Systeme soll 4 kWh Energie Speichern können.
Damit wären dann etwa 4 Sekunden vollständige Pufferung einer 3 MW Anlage drin.

Ob dass dann die Anforderungen an das Netz praktikabel drosselt?
Vielleicht kann man ja auch mehrere oder größere solcher Systeme verwenden?

Grüße