#550 - Energieprofessor Volker Quaschning (Teil 2)

  • Am 19. Januar LIVE



    Zu Gast im Studio: Volker Quaschning, Ingenieurwissenschaftler und Professor für Regenerative Energiesysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) in Berlin. Er ist Teil der "Scientists For Future"-Bewegung.


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    Vorheriges Interview mit Volker: Folge 418


  • Ich hätte da mal eine technische Frage:
    Der "drohende Black-Out" ist das Schreckgespenst, dass seit der Einführung relevanter Mengen an erneuerbar erzeugtem Strom immer wieder vorgehalten wird, mitsamt seiner potentiell verheerenden Auswirkungen. Man kann nachvollziehen, dass parallele Ausfälle von Kraftwerken mit insgesamt mehreren Gigawatt an Leistung schwer zu kompensieren sind und ein Wieder-Hochfahren und Synchronisierung der Wechselspannung solcher Energieerzeuger eine Herkules-Aufgabe sind, die sich über mehrere Tage hinziehen kann. Wenn die Energie zukünftig aber von vielen kleinen Anlagen erzeugt wird, die sich- wie heute schon möglich - innerhalb von Sekunden selbst auf den Takt des Netzes synchronisieren, ist dann ein Black-Out wirklich noch die zu befürchtende Katastrophe? Bzw. kann das nicht auch ohne Probleme öfter vorkommen, weil a) sich das Netz schnell selbst wieder herstellen kann, bzw. b) die meisten Leute eh ihren selbst hergestellten Strom vor Ort zwischenspeichern? Verliert das StromNETZ durch den Ausbau der erneuerbaren Energien nicht auch gewaltig seine Bedeutung als, wenn man so will, "zivilisatorische Errungenschaft"?

  • Ich hätte da mal eine technische Frage:
    ...

    Wenn die Energie zukünftig aber von vielen kleinen Anlagen erzeugt wird, die sich- wie heute schon möglich - innerhalb von Sekunden selbst auf den Takt des Netzes synchronisieren, ist dann ein Black-Out wirklich noch die zu befürchtende Katastrophe?

    Naja, kommt drauf an...möglicherweise hilfreich ist das nur wenn die Steuerung der Wechselrichter mit der Netzfrequenz ordentlich geregelt ist, es gab da z.B. mal vor ein paar Jahren das 50,2Hz Problem, da hätten sich dann alle PV Anlagen abgeschaltet was einen massiven Einbruch an Generatorleistung bedeutet hätte und dadurch garantiert einen Blackout verursacht hätte wenn gegen Mittag durch eine Schwankung der Frequenz in diesem Bereich 20-30GW PV Leistung wegbrechen würden...mittlerweile hat man wenigstens etwas nachgebessert, aber es ist mMn immer noch verbesserungswürdig...

    In der VDE 0126 wurde die Grenze für den Überfrequenzschutz von Anlagen am Niederspannungsnetz auf 50,2 Hz festgelegt. Dies war der Grund für das 50,2-Hz-Problem. Hierbei ging es um das gleichzeitige Abschalten von mehreren Gigawatt Erzeugungsleistung im Niederspannungsnetz, sollte während einer (seltenen) Netzstörung, dem sog. System Split, die Frequenz auf über 50,2 Hz ansteigen. Würden sich alle Photovoltaikanlagen beim Erreichen der 50,2 Hz gleichzeitig vom Netz trennen, hätte dies einen sehr starken Sprung in der Erzeugungsleistung zur Folge. Die Netzfrequenz würde plötzlich stark abfallen. Um eine "weichere" Frequenzänderung herbeizuführen wurden bei über 300.000 PV-Anlagen mit einer Leistung größer 10 kW andere Schwellwerte eingetragen, diese sind zwischen 50,2 Hz und 51,5 Hz zufällig verteilt. Neuere Anlagen reduzieren in diesem Frequenzbereich ihre Einspeisung. Gesamt gesehen geht so die solare Einspeiseleistung stetig zurück, sobald die Frequenz über 50,2 Hz ansteigt. Beim Erreichen von 51,5 Hz sind schließlich alle Solaranlagen vollständig heruntergefahren.

    Bzw. kann das nicht auch ohne Probleme öfter vorkommen, weil a) sich das Netz schnell selbst wieder herstellen kann, bzw. b) die meisten Leute eh ihren selbst hergestellten Strom vor Ort zwischenspeichern?

    Das Netz kann sich durch die aktuellen PV Anlagen nicht unbedingt schneller wiederherstellen weil die netzeinspeisenden Wechselrichter sich wie gesagt erst bei einer stabilen Netzfrequenz zuschalten, die arbeiten nicht selbstständig.


    Was man dafür bräuchte sind sogenannte Inselwechselrichter, so einen hab ich hier auch an meiner PV hängen, die können ein eigenes Stromnetz bzw ihre eigene Netzfrequenz erzeugen und darauf könnte man dann die einspeisenden Wechselrichter zuschalten, mit den Inselwechselrichtern könnte man also wenn sie bei einem Blackout synchron (aber da ist auch die Frage wie man im Fall eines Blackouts die Kommunikation der Geräte regelt) in das Netz einspeisen auch ohne öffentliches Stromnetz einen sogenannten "Schwarzstart" unterstützen und das öffentliche Stromnetz wieder mit aufbauen. Aber leider sind diese Wechselrichter wegen erhöhten Kosten nicht sehr verbreitet, es gibt daher aus ökonomischen Gründen nur wenige Leute die sich sowas kaufen, netzgeführte einspeisende Wechselrichter sind einfach günstiger und daher die große Mehrheit.

  • Finde ich an sich cool, ich mag den.

    Aber es gibt so viele Elektrotechnikerinnen, die auch Netzsimulation etc machen, ich hätte es cool gefunden jemand anders zu dem Thema zu hören. Insbesondere um herauszuarbeiten, das viel von dem was er sagt Konsens in der Wissenschaft ist und nicht seine Einzelmeinung die er FFF einflüstert.

  • Es gibt ja aktuell die Befürchtung, dass ein Steigender Strombedarf durch Umstellung im Heizen, Industrie und Mobilität nicht so einfach kompensiert werden können, auch weil der Ausbau der Erneuerbaren Energien eher mäßig zuverlässig vorankommt.

    Teilt er diese Einschätzung?

    Wenn Ja, wird man ja vermutlich auf Energieimporte angewiesen sein, was sind da aus seiner Sicht realistische bzw. erstrebenswerte Szenarien?

  • Für die Fragerunde am Ende möchte ich folgende Frage stellen:


    Wie kann ein Energiespeicher(system) real aussehen das die Energiemenge für Heizbedarf im Winter, E-Fahrzeuge und Industrie etc. über Wochen bereitstellen kann, wenn im Winter keine Solarleistung bereit steht und temporär wenig Wind. Kann das durch massiven Ausbau von Gasspeichern passieren, oder sehen Sie andere Wege? Dieser Speicher müsste ja riesig sein und den ganzen Sommer gefüllt werden,

    Beste Grüße

    Paul Seifert

  • Eine Frage zur Mobilität:


    Was hält der Gast von Vollhybriden und der Tatsache, dass diese, obwohl sie automatisch in den elektrischen Fahrmodus umschalten, nicht staatlich gefördert werden (wohl weil die besten Japaner und keine deutschen Fahrzeuge sind)? Stattdessen werden Plug-ins gekauft, um die Fördersumme zu kassieren, sie fahren aber nicht elektrisch (wie schon oft medial aufgedeckt wurde). Liebe Grüße

  • Für die Fragerunde am Ende möchte ich folgende Frage stellen:


    Wie kann ein Energiespeicher(system) real aussehen das die Energiemenge für Heizbedarf im Winter, E-Fahrzeuge und Industrie etc. über Wochen bereitstellen kann, wenn im Winter keine Solarleistung bereit steht und temporär wenig Wind. Kann das durch massiven Ausbau von Gasspeichern passieren, oder sehen Sie andere Wege? Dieser Speicher müsste ja riesig sein und den ganzen Sommer gefüllt werden,

    Beste Grüße

    Paul Seifert

    Tipp: Wenn ihr Fragen stellen wollt, wenn die Sendung schon läuft, am besten nicht ins Forum, sondern in den Livechat

  • Schade, dass ich für die Life-Sendung zu spät dran bin:

    Ich habe letztens ein Video zum Pumpspeicherkraftwerk in Österreich (Silvretta) gesehen -->
    (Obervermuntwerk II - das neue Pumpspeicherkraftwerk der Illwerke)


    Der Neubau ist so gigantisch; der speichert auch deutschen Überschußstrom (daraufhin wird explizit hingewiesen).

    Muss man das Thema Wasserkraft und Wasser(pump)speicherung nicht viel großräumiger denken und die Alpen mit den dortigen Höhenunterschieden in die Rechnung mit aufnehmen?

    Dann bräuchte man gemeinsam finanzierte Pumpspeicherkraftwerke ...
    Wie viel könnte man damit für gesamt Süddeutschland aussteuern? Wäre das kostengünstig?

  • Da dort kein neuer Speicher geschaffen wurde, sondern nur der bestehende Stausee schneller gefüllt bzw. geleert werden kann, ist das jetzt schwierig zu sagen. Vom Volumen des Stausees, braucht Süddeutschland sicherlich ein paar hundert um die jahreszeitlichen Schwankungen auszugleichen. Das dürfte das Problem, dass die Windstärke in Süddeutschland geringer ist, dann aber immer noch nicht lösen.

  • Muss man das Thema Wasserkraft und Wasser(pump)speicherung nicht viel großräumiger denken und die Alpen mit den dortigen Höhenunterschieden in die Rechnung mit aufnehmen?

    Naja, tut man bereits, aber da kommt man vllt auch nur so auf 1-2GW mehr Leistung, in Österreich gibt es auch nicht mehr besonders viel Potenzial, darum wird z.B. sogar Norwegen mit einbezogen...

    In seinem Sondergutachten „100 % erneuerbare Stromversorgung bis 2050: klimaverträglich, sicher, bezahlbar“ von Mai 2010 geht der von der Bundesregierung eingesetzte Sachverständigenrat für Umweltfragen davon aus, dass die Kapazitäten der Speicherkraftwerke insbesondere in Norwegen (bis zu 84 TWh Wasserbeckenkapazität der bestehenden Speicherkraftwerke, die zu erheblichen Teilen zu Pumpspeichern ausbaufähig seien) und Schweden bei weitem ausreichen, um Schwankungen der zukünftig eingespeisten erneuerbaren Energien auszugleichen.

    Die von der EU-Kommission finanzierte "eStorage"-Studie kam allerdings 2015 auf wesentlich geringere Werte: Ihr zufolge beträgt das realisierbare Potenzial im untersuchten Gebiet (grob Westeuropa einschließlich Norwegen und Schweden) nur rund 2,3 TWh, davon 1,4 TWh in Norwegen.

    Dann bräuchte man gemeinsam finanzierte Pumpspeicherkraftwerke ...

    Wie viel könnte man damit für gesamt Süddeutschland aussteuern? Wäre das kostengünstig?

    Naja, abgesehen davon das beim Ausbaupotenzial wie gesagt nicht mehr so viel Spielraum ist...laut den Kraftwerksbetreibern ist der Betrieb wohl unwirtschaftlich...oder (laut der Aussage aus 2014) zumindest bisher unwirtschafltich gewesen, denn hier wird auch erwähnt das dieses Problem neben der PV am Tag unter anderem mit "nächtlichen Strom-Überangebots" durch Atomkraft zusammenhängt, aber die AKW werden ja bis Ende des Jahres alle abgeschaltet, möglicherweise verbessert das die Situation...

    Pumpspeicher stehen in Deutschland nur in begrenztem Maße zur Verfügung. Die installierte Leistung beträgt 9,4 GW (Stand 2021). Auch das Ausbaupotential ist begrenzt.

    Die Vollkosten, um elektrische Energie in einem Pumpspeicherkraftwerk für einen Tag zu speichern, liegen bei 3 bis 5 Cent/kWh. Die Speicherdauer beeinflusst die Kosten: je länger gespeichert wird, desto höher die Kosten, je kürzer gespeichert wird, desto niedriger die Kosten.

    Da die Stromabnahme von Pumpspeichern im Rahmen der energiewirtschaftlichen Marktrollen als Endverbrauch gewertet wird, sind Pumpspeicherwerke nach Angaben der Kraftwerksbetreiber gegenwärtig (Stand August 2014) nahezu unwirtschaftlich. Neu gebaute Anlagen und seit 2011 ausgebaute Anlagen sind jedoch in den ersten zehn Jahren vom Netznutzungsentgelt befreit. Gleichzeitig sinken die Einnahmen, da der Unterschied der Strompreise im Tagesverlauf geringer ist als früher. Zum einen liegt dies an der Abschaltung von Atomkraftwerken, den Hauptverursachern des nächtlichen Strom-Überangebots, zum anderen an der Zunahme des tagsüber verfügbaren Sonnenstroms

    Edit:

    Mal zum veranschaulichen, Deutschland hat bei Pumpspeicher anscheinend etwa...

    ...eine Gesamtspeicherkapazität von etwa 40 GWh (Stand 2010).

    Der Stromverbrauch von Deutschland pro Tag liegt aber grob zwischen 1000-1500GWh.


    Bei einem niedrigen Verbrauch von 1000GWh / 24 Stunden hat man 41,66 GWh pro Stunde, die aktuelle Speicherkapazität würde (bei entsprechender Generatorleistung) also nicht mal 1 Stunde ausreichen. Da die Generatorleistung aber nur bei etwa 10GW liegt könnte man bei Volllast 4 Stunden liefern.

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