Wie Saisonale Schwankungen bei Photovoltaik-Nutzung ausgleichen ?

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  • Wenn die PV-Solarmodule auf die Dachneigungen kommen, ergeben sich bei Belegung der meisten Schweizer Dachflächen ein Überschuss von 10 TWh (10 Mrd.KWh)

    Bisher ist ungeklärt, wie der Überschuss als el. Strom (chemisch) wirtschaftlich zu speichern ist, Batterien, Redox-Flow.

    Der Wirkungsgrad diese Energie in flüssiges Synfuel umzuwandeln, hat einen schlechten Wirkungsgrad von 60%. Das Synfuel kann aber im Winter als Brennstoff verwendet werden.

    In Form von Wasserstoff kann es teilweise in der chem. Industrie Verwendung finden,

    Bleibt die Frage woher kommen die fehlenden 10 TWh die im Winter benötigt werden. Noch mehr wenn mehr Wärmepumpen verbaut werden.


    Aus ideologischen, politischen und geschmacklichen Gründen scheidet bei uns Windkraft aus.

    Allerdings wären Solarpanele auch an Häuserfassaden anzubringen mit einem optimalen Anstellwinkel etwa bei Wintersonnenwende.

    Bei durchschnittl. geogr. Breite von 47° bei uns in Schweiz wären das ca. +/- 70° an der Südseite von Gebäuden oder SO- und SW-Wänden.

    An steilen Süd-Berghängen, wäre das auch zu machen.

    Die neuen Dünnschicht-Solarmodule können auch auf Fensterscheiben, z.B. Bürogebäuden aufgebracht werden, und sind weitestgehend durchsichtig.


    In Österreich dürfen PV-Kleinanlagen (sogenannte Balkon-PV) mit einer Leistung bis zu 800 W und Wechselrichter an Balkonen installiert werden.

    In D sind es bisher nur 600 W .

  • oytenkratos

    Hat den Titel des Themas von „Wie Saisonale Schwankungen bei Photovoltaik-Nutzung ausgleichen.“ zu „Wie Saisonale Schwankungen bei Photovoltaik-Nutzung ausgleichen ?“ geändert.
  • oytenkratos


    PV-Strom in Synfuel umzuwandeln ist derzeit vom Wirkungsgrad her immer noch eine schlechte Option.

    Der einzige Vorteil wäre hier, dass bestehende Infrastrukturen in der Distribution weiter genutzt werden können. Es bräuchte ausser dem normalen Unterhalt und Ersatz kaum weitere Investitionen.

    Wasserstoff als Brennstoff wäre hier ein gutes Speichermedium.

    Die Infrastruktur ist hier aber unzureichend ausgebaut.

    Infrastruktur, die für fossile Brennstoffe ausgelegt ist, kann nicht für Wasserstoff genutzt werden.

  • oytenkratos


    Der fragwürdige Beschluss der EU-Kommission alle Verbrenner - Motoren zu verbieten, setzt aktuell ein falsches Zeichen.

    In Bezug auf Fehler, eine politische Glanzleistung.... :/


    Mit aktuellen Entwicklungen ist Wasserstoff zu einem der besten Speichermedien avanciert.


    Durch ein Verbot von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren im Individualverkehr wird ein Ausbau der nötigen Infrastruktur massiv behindert.

  • oytenkratos

    Zu Synfuel vielleicht noch folgende Überlegungen:

    Einem Forschungsteam ist es gelungen einen Bakterienstamm zu isolieren, der aus CO2 den chemischen Grundstoff Ethanol produziert. Und das in einem erheblichen Mass.

    Und dann ist es nicht ein x-beliebiges Ethanol. Sondern n-Octanol.

    Das ist in der Petro-Chemie ein sehr beliebtes "Halbzeugs".... kann man viel daraus machen.

    Die notwendigen Biorekatoren sind recht kostengünstig. Das lohnt sich. Und für deren Betrieb braucht es kaum Strom.

    Theoretisch kann man also dieses Ethanol bereits in Verbrennungsmotoren nutzen, ohne dass man es noch weiter umwandeln muss.

    Will man jetzt noch den Brennwert erhöhen, um die Speicher dichter zu packen, kommt man um die Umwandlung nicht herum.

    Und dann braucht man Wasserstoff.

    Jetzt fragen sie mich bitte nicht wozu genau. Hier bin ich mit meinem petrochemischem Latein am Ende der Weisheit angelangt.

    Wenn es aber möglich ist Wasserstoff mit einem Wirkungsgrad von nahe 100% aus regenerativen Quellen herzustellen, dann muss ich einen Wirkungsgrad von 60% bei der Herstellung von Synfuel in Frage stellen.

    Kann es sein, dass die Umwandlung von Ethanol in "Benzine" tatsächlich 40% an zusätzlichem Energieaufwand verschluckt?

    Also ich bekomme da gleich Schluckauf....

  • oytenkratos

    Noch ein Nachtrag zum letzten Beitrag.

    Nach meinen Kenntnissen werden aktuell in Deutschland Anlagen zur Herstellung von Synfuel gebaut. Diese sind deutlich grösser als Labormasstab. Aber noch nicht im Masstab einen grossen industriellen Produktion.

    Bei diesen rechnen die Forscher und Betreiber mit einem Wirkungsgrad von 60% für die Umwandlung von CO2 und Wasserstoff in Synfuel.

    Mir ist aber nicht bekannt, wie die 40% Verlust genau zustande kommen. Also ob diese 40% effektiv im chemischen Prozess entstehen, welche aus den beiden Grundstoffen CO2 und Wasserstoff das Edukt Synfuel ergeben.

    Oder ob bei diesen 40% auch der Verlust eingerechnet ist, welcher zur Herstellung der beiden Grundstoffe nötig ist.

    Mir ist auch nicht bekannt, wie gross der Energieaufwand bei diesen Anlagen ist, um CO2 aus der Luft abzufiltern.

    Diese hier genannten Anlagen arbeiten mit Elektrolyseuren, die einen Wirkungsgrad von ca. 90% erreichen.

    Neuere Technik erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 98%.

    Diese 8% mehr scheinen im ersten Augenblick nicht viel zu sein. Doch wie viel es ausmacht sieht man, wenn man den Systemwirkungsgrad der ganzen Prozesskette berechnet.

    Hier zeigt sich dann auch, dass die Speicherung von Strom am Besten ist, wenn Strom nicht gewandelt werden muss. Die Umwandlung von Strom in einen anderen Energieträger ist immer stark verlustbehaftet.

    Das muss nicht immer nachteilig sein.

    Dazu mehr in einem anderen Beitrag.

  • Transmitter


    Nach wie vor ist die Abscheidung von CO2 aus der Luft für alle Formen von SynFuel sehr teuer.
    Es wird abgeschätzt, die jetzigen Kosten von 600$ auf 120 $ reduzieren zu können.
    Der Gasspezialist LINDE AG hat noch kein auch nur annähernd effizientes Verfahren finden können.


    Die Abscheidung des CO2 aus Kraftwerksabsgasen aus C-Verbindungen ist auch nicht gerade der Weisheit letzter Schluss.

    Die fossile Industrie und ihr Interesse an CCS und CCUS | Heinrich-Böll-Stiftung
    Mit den Geoengineering-Technologien CCS und CCUS soll technisch abgeschiedenes Kohlendioxid aufgefangen und entsorgt werden. Das funktioniert weder sicher noch…
    www.boell.de


    Bei der Wasser-Elektrolyse wird typischerweise ein Wirkungsgrad von etwas über 70 % erreicht, teilweise auch mehr als 80 %.,

    mit sehr teuren Katalysatoren. Lebensdauer der Katalysatoren ?

    Es gibt generell 7 Möglichkeiten Wasserstoff zu speichern.

    1.) In Kavernen Speichern, wie heute Methan (Erdgas)

    2.) Unterschiedlicher Druck in den Wassersoff-Pipelines

    3.) Verflüssigt bei ganz tiefen Temperaturen (für die Verflüssigung von Methan sind schon 25% der Energie nötig)

    Das verflüssigte Gas beim Transport Kühlen und für den Transport wird auch noch Energie gebraucht.

    4.) In schweren Stahl- Druckbehältern, möglicherweise in leichteren Kohlenfaserverstärkten Kunststoffen

    Auch Kombination von 3.) und 4.)

    5.) In der Struktur von Feststoffen, z.B. Metallhydrate, die sind aber auch relativ schwer

    6.) Synthetisierung von flüssigen Wasserstoffträgern, wie Ethanol oder Methanol, Verluste ca. 20%

    7.) Mit CO2 u. H2 BH4 (Methan synthetisieren.


    Also ich habe noch keine Gesamtenengiebilanz eines Speicherverfahrens gefunden, die besser als 60% sind sind.

    Druck- u. Struktur-Speicher machen die hohe Enerrgiegiedichte von Wasserstoff (J/kg H2) sind in dann erheblich geringer.

    Heute macht Wasserstoff Sinn, wenn sich ein Angebots-Überschuss aus PV u. WK ins Netz eingespist.

    Oder an ganz speziellen Standorten mit ganz viel Windkraft.

    Baubeginn für weltweit erste integrierte kommerzielle Anlage zur Herstellung von eFuels
    Der Sportwagenhersteller Porsche und Siemens Energy errichten in Punta Arenas in Chile gemeinsam mit einer Reihe von internationalen Unternehmen eine…
    newsroom.porsche.com

    " Der Produktionsstart der Pilotanlage ist für Mitte 2022 vorgesehen. Neben Siemens Energy, Porsche und HIF beteiligen sich auch Enel, ExxonMobil, Gasco und ENAP am „Haru Oni“-Projekt. "


    Nach meiner Einschätzung sollten sich Schweizer eher nicht weiter um Wasserstoff-Speicher in Erwägung ziehen.

    sondern die Schweizer Speicherkraftwerke nur dann laufen lassen, wenn es das Angebot aus den weit ausgebauten PV-Anlagen nicht genügt.

    Jetzt werden die CH-Speicherkraftwerke oft eingesetzt, wenn am Strommarkt ausserhalb der Wintersaison hohe Preise zu erzielen sind.

    Mit mehr Unabhängigkeit und mehr Sicherheit kostet alle Versorgung mehr, nicht nur die Treib- u. Brennstoffe.

  • oytenkratos


    Ja. Der Haken beim Wasserstoff ist tatsächlich, dass die Speicherung technisch aufwändig ist. Und daran wird sich wohl so schnell auch nichts ändern.


    Das ist für mich der Hauptgrund gegen Wasserstoff als Brennstoff /Energieträger.

    Bei der weiteren Umwandlung zu Synfuel / Syngas geht aber viel Energie "verloren". Was es nicht viel sinnvoller macht.

    Am sinnvollsten sind wohl wirklich die elektrischen Speicher. Weil da die Verluste durch Umwandlung am kleinsten sind.

  • oytenkratos


    Wir werden aber nicht darum herum kommen künftig mehr Energie in der einen oder anderen Form zu speichern.

    Und zwangsläufig wird das eine Kostensteigerung bei Energieträgern bewirken.

    Und die grosse Greta-Frage ist hier, was es denn mal kosten wird, wenn wir es nicht tun.


    Es ist schon sehr erstaunlich, dass eine Mehrheit der Menschen und insbesondere noch in der so hoch gebildeten Schweiz, eine Realität einfach auszublenden scheint.

  • oytenkratos


    Übrigens noch einmal ein Danke für die Links in ihrem letzten Beitrag.


    Wer sich für die Thematik interessiert, sollte unbedingt den Ersten der Beiden anschauen.


    Betreffend dem Klimawandel ist das oberste Gebot die Förderung und Verwendung fossiler Brennstoffe zu unterbinden.

    Statt weiter CO2 aus fossilen Brennstoffen in die Atmosphäre zu emittieren, muss bereits überschüssiges CO2 entfernt werden.

    Dieses muss gelagert und wiederverwendet werden. Mit dem Ziel Kreisläufe zu schliessen.

    Dabei müssten die Kreisläufe so geschlossen werden, dass mehr CO2 aus der Atmosphäre wieder eingezogen werden kann, als neu ausgestossen wird.


    CO2 in den Boden zu pressen, um damit noch mehr fossile Brennstoffe zu fördern, ist kontraproduktiv und muss als Greenwashing bezeichnet werden.


    Für solche Projekte öffentliche Forschungs- und Fördergelder zu verwenden, bewegt sich im Grenzbereich zum Betrug.


    Allerdings gibt es auch Forschungsprojekte in dieser Richtung, welche zielführend sein können.


    Die Abscheidung von CO2 aus der (Ab-) Luft mittels Mikroorganismen, welche das CO2 auf natürliche Weise in Edukte wandeln, die industriell wieder verwertet werden können, sind ein Baustein auf dem Weg zur CO2-Neutralität.


    In der bisherigen Energiepolitik wurde CO2 als ein allenfalls missliebiger Abfallstoff behandelt. Und nicht als ein wertvoller Grundstoff.

    Diese Haltung muss sich ändern.


    Investitionskosten in eine entsprechende Technologie / Technik müssen gegen die Kostenfolgen einer weiteren Erwärmung der Erdatmosphäre gerechnet werden.

  • oytenkratos


    Die Entscheidung der EU-Kommission künftig die Neuzulassung von Verbrennungsmotoren im Individualverkehr zu verbieten, halte ich für verfrüht. Und in diesem Sinne nicht für zielführend.

    Hier stimmt der Zeitrahmen hinten und vorne nicht.


    Der Grund warum die Kommission so entschieden hat, liegt wohl einfach an den unwiderlegbaren physikalischen Fakten.

    Bei den Verbrennern ist mit einem Wirkungsgrad von 50% das Ende der Fahnenstange wohl ziemlich endgültig erreicht.

    Während der Elektromotor mit einem Wirkungsgrad von klar über 90% aufwarten kann.


    Der Vergleich hinkt noch etwas, denn man kann nicht einfach nur die beiden Motorentypen miteinander vergleichen.

    Man muss den gesamten Systemwirkungsgrad mit einbeziehen.


    Wenn ich den Elektromotor aus Strom aus dem Pumpspeicherwerk betreiben muss, dann ist der Systemwirkungungsgrad in der gleichen Grössenordnung wie des Verbrenners.


    Nur mit dem Unterschied, dass dann der E-Motor von Anfang an CO2- neutraler ist.

  • Transmitter

    Sehr gute Zusammenfassung, ABER ...

    Der allzu "freie" MARKT und die Teilinteressen-Demokraten lassen kein "ganzes" geschlossenes Rahmen-Konzept zu.

    Es ist eine Form von Freitod der Menschheit.

  • oytenkratos



    Ich erlaube es mir einen ihrer Texte aus einem anderen Thread hier hin zu kopieren. Es erscheint mir passend zu sein.

  • oytenkratos


    Soweit ich es überblicken kann, gibt es keine Patentlösung für die Speicherung von Energie. In jedem Fall fällt mehr oder weniger ein Verlust an.

    Man kann diesen allenfalls mit der richtigen Technologie und entsprechend den Umständen minimieren.

    Rein von der Systematik her sehe ich die Speicher als die Sinnvollsten, wo es zu keiner "Stoffumwandlung" kommt.

    Unter den elektrischen Speichern gibt es erhebliche Unterschiede. Und je nach Notwendigkeiten sind nicht alle gleich gut geeignet.

    Für eine Langzeitspeicherung und zur Sicherung von Grundlast dürften die Redox-Flow-Speicher am Besten geeignet sein.

    (Die sind relativ kostengünstig und recht umweltverträglich. Der Nachteil ist die Baugrösse).

    Beim Ausgleich von saisonalen Schwankungen muss man aber auch beachten, wie sich diese Schwankung genau zusammensetzt.

    Betrachten man den Energiebedarf nach Jahreszeit, dann haben wir im Winter den weitaus höheren Bedarf. Und das ist auf "Klimatisierung" zurückzuführen.

    Tatsächlich führt eine Elektrifizierung von Heizungen letztlich zu einem geringeren Gesamtbedarf an höheren Energieträgern, weil durch Wärmepumpen gezielt latente Wärme-Energie verfügbar gemacht werden kann.

    Doch dies führt tatsächlich auch zu einem höheren Bedarf an Elektrizität.

    Ich halte Wasserstoff für eine gute und machbare Lösung, um hier etwas Abhilfe zu schaffen.

    Zwar ist es so, dass hier beim "Verbrennen" ebenfalls ein hoher Verlust an höherer Energieform anfällt. Doch ist das zum entsprechenden Zeitpunkt gar nicht so ein grosses Problem, wenn man die Abwärme gezielt nutzen kann.

    Bei einer Brennstoffzelle die mit Wasserstoff betrieben wird, muss man mit etwa 40% thermischen Verlusten rechnen.

    Habe ich also dazu parallel einen entsprechenden Heizungsbedarf, dann sind diese 40 % de Facto nicht als ein Verlust zu werten.

    Und mit dieser Voraussetzung kann eine Brennstoffzelle mit einem Wirkungsgrad von 100% betrieben werden.

    Berücksichtigt man jetzt die neueste Technologie/ Technik in der Gewinnung von Wasserstoff, dann haben wir hier im Systemwirkungsgrad die Faktoren 0.98 und 1

    Hier sind die Aufwände und Kosten von grauer Energie, die notwendig ist, um den Wasserstoff zu speichern, nicht berücksichtigt. Entsprechende Speicher sind aber sehr langlebig!

    Bezüglich Lebensdauer von Brennstoffzellen bin ich schlecht informiert. Bei Gasmotoren ist aber auch von einer sehr hohen Lebensdauer auszugehen, sofern diese richtig gewartet werden. Und moderne Gasmotoren erreichen auch einen Wirkungsgrad von etwa 50%.

    Bei der Frage wie man saisonale Schwankungen ausgleichen kann, sollten die Latentwärmespeicher mehr berücksichtigt werden!

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