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  5. › Energiewende: Statkraft baut…

Technische Details

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  1. Technische Details

    Autor: lejared 07.07.20 - 13:34

    Schade, dass bei dem spannenden Thema sämtliche technischen Details fehlen.
    - Wie viel Leistung kann der Speicher abgeben?
    - Wie viel Energie kann er speichern?
    - Wie viel Energie verliert der Speicher pro Tag?

  2. Re: Technische Details

    Autor: melaw 07.07.20 - 14:09

    Das ist kein Speicher, nur ein Schwungrad um die Netzfrequenz stabil zu halten während Großverbraucher oder Kraftwerke hinzu- oder abgekoppelt werden. Größenordnung Sekunden.

  3. Re: Technische Details

    Autor: MarcusK 07.07.20 - 14:37

    melaw schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das ist kein Speicher, nur ein Schwungrad um die Netzfrequenz stabil zu
    > halten während Großverbraucher oder Kraftwerke hinzu- oder abgekoppelt
    > werden. Größenordnung Sekunden.

    Vermutlich heißt es deswegen SchwungradSPEICHER.
    Klar ist es ein Speicher und er wird mindestens in den Minutenbereich reichen.

  4. Re: Technische Details

    Autor: Jalousie 07.07.20 - 14:58

    Mal meine bescheidene Theorie als Wasserwirtschaftler:

    Es geht mit dem Ding nicht darum komplette Stromausfälle zu kompensieren, sondern Schwankungen. Ähnlich einem Druckwindkessel im Trinkwassernetz, der Wasser ausspeist, wenn der Druck im Rohrnetz vor dem Speicher nachlässt und alternativ Wasser aufnimmt, wenn der Druck zu hoch ist. (Beim Schwungrad ist die gespeicherte Energie nicht der Druck und das Wasser im Kessel, sondern die Masse und Geschwindigkeit des Schwungrads.)

    Da es also nur um den Ausgleich von Schwankungen geht, kann die gespeicherte Energie im Schwungrad vermutlich schon ein paar Minuten reichen. Das hängt letztendlich davon ab, wo sich die untere "kritische Grenze für die Regelgröße (z.B. Stromfrequenz) befindet, die man noch zulassen kann. Die Leistung des Schwungrades wird wohl nicht über den kompletten Drehzahlbereich konstant sein.

    Wenn ich, um beim Trinkwassernetz zu bleiben, einen Pumpenausfall bei einer Förderrate von 500m³/h kompensieren möchte, reicht häufig auch schon ein 5-m³-Druckwindkessel.

    Ich sehe hier, dass mit dem Schwungrad wohl stärkere Stromschwankungen geglättet bzw. gepuffert werden. Der Vorteil daran ist dann auch, dass man Zeit gewinnt für Regelungen, sowie auch eine ruhigere Regelgröße (z.B. Stromfrequenz), die sie dann leichter führen lässt, als wenn man eine unruhig flaternde Regelgröße hat.

  5. Re: Technische Details

    Autor: lejared 07.07.20 - 15:18

    melaw schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das ist kein Speicher, nur ein Schwungrad um die Netzfrequenz stabil zu
    > halten während Großverbraucher oder Kraftwerke hinzu- oder abgekoppelt
    > werden. Größenordnung Sekunden.

    Und was denkst du, wie das macht? Indem es Strom aus dem Netz aufnimmt und speichert, wenn die Frequenz zu hoch steigt und wieder abgibt, wenn die Frequenz sinkt.

    Daher wäre es ja interessant zu wissen, wie viel Leistung das Teil aufnehmen/abgeben kann und wie viel Energie es speichern kann.

  6. Re: Technische Details

    Autor: chefin 07.07.20 - 15:40

    lejared schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > melaw schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Das ist kein Speicher, nur ein Schwungrad um die Netzfrequenz stabil zu
    > > halten während Großverbraucher oder Kraftwerke hinzu- oder abgekoppelt
    > > werden. Größenordnung Sekunden.
    >
    > Und was denkst du, wie das macht? Indem es Strom aus dem Netz aufnimmt und
    > speichert, wenn die Frequenz zu hoch steigt und wieder abgibt, wenn die
    > Frequenz sinkt.
    >
    > Daher wäre es ja interessant zu wissen, wie viel Leistung das Teil
    > aufnehmen/abgeben kann und wie viel Energie es speichern kann.

    Meinst du wirklich, das solche Firmengeheimnisse offen für Jedermann im Netz bekannt gemacht werden? Man kann hier energien von Dutzenden von GW puffern mit dieser Technologie, auch ohne das man dazu extreme Technologien einsetzen muss. Aber darum geht es letztendlich nicht. Ob es 1 oder 5 GWh aufnehmen und wieder abgeben kann ist irrelevant. Bauen können wir sowas schon lange, das ist nicht neu. Schwungradspeicher gabs schon vor dem Krieg in Fahrzeugen.

    Heute können wir locker 100t Masse mit 50.000 U/min rotieren lassen. Zudem steckt in jeder Dampfturbine, Verbindungswelle, Generator unmenge an Energie. Diese ist für die Regelung der ersten Sekunden zuständig, die Netzfrequenz sinkt dabei. Daraus wird abgeleitet wieviel Energie zugeschaltet werden muss. Bisher hat man wegen der einfachen Regelung Diesel oder Gasantriebe benutzt. Nun puffert man im Schwungrad.

    Aber wieviel Puffer man hat und damit abfangen kann, das ist ein geschäftsgeheimniss. Den die Regelenergieverträge werden wöchentlich neu vergeben, wenn man nun aufgrund besserer technologie den Zuschlag holen kann zu günstigeren Preisen, dann gibt man das nicht der Konkurrenz preis. Schon garnicht, wieviel man damit machen kann und ab wann man doch wieder Gasturbinen zuschalten muss.

  7. Re: Technische Details

    Autor: Arsenal 07.07.20 - 16:26

    Wenn nichts komplett neues für die Anlage entwickelt wurde dann kann man aus der Werbebroschüre (Seite 67) gewisse Werte abstecken.

    Nehmen wir einfach die Maximalausführung, die da steht:
    Maximalleistung: 200 MVAr
    Energie: 2115 MWs (587 kWh)
    Verlustleistung: 1670 kW, also ist der Speicher nach 20 Minuten wieder leer.

    Das Ding ist einfach nur dazu da um Regelleistung anzubieten und davon einiges aber kein effizienter Langzeitspeicher. Unter Vollast reicht die gespeicherte Energie vielleicht 10 Sekunden.



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 07.07.20 16:33 durch Arsenal.

  8. Re: Technische Details

    Autor: melaw 07.07.20 - 16:39

    Die Netzfrequenz toleriert 1-2% Abweichung. Ergo kann das Schwungrad auch nicht komplett bis zum Stillstand angezapft werden, sondern nur ein paar Sekunden überbrücken, bis das Netz stabilisiert wurde.

  9. Re: Technische Details

    Autor: Arsenal 07.07.20 - 16:47

    Wieso sollte es nicht bis zum Stillstand angezapft werden können?

  10. Re: Technische Details

    Autor: MarcusK 07.07.20 - 16:49

    melaw schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Die Netzfrequenz toleriert 1-2% Abweichung. Ergo kann das Schwungrad auch
    > nicht komplett bis zum Stillstand angezapft werden, sondern nur ein paar
    > Sekunden überbrücken, bis das Netz stabilisiert wurde.
    man kann heutzutage aber einen Umrichter dahinter hängen, damit kann man sehr viel mehr Energie rausholen.
    Damit wird es aber deutlich Komplexer und Empfindlicher.

  11. Re: Technische Details

    Autor: MarcusK 07.07.20 - 16:57

    Arsenal schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wenn nichts komplett neues für die Anlage entwickelt wurde dann kann man
    > aus der Werbebroschüre (Seite 67) gewisse Werte abstecken.
    >
    > Nehmen wir einfach die Maximalausführung, die da steht:
    > Maximalleistung: 200 MVAr
    > Energie: 2115 MWs (587 kWh)
    > Verlustleistung: 1670 kW, also ist der Speicher nach 20 Minuten wieder
    > leer.

    wiki schreibt
    > Ein Nachteil ist die Selbstentladung (3–20 % pro Stunde[5]),
    warum sollte dieser Speicher so viel schlechter sein, wenn man schon besser bauen kann?

  12. Re: Technische Details

    Autor: Arsenal 07.07.20 - 17:29

    Das musst du GE fragen und nicht mich.

  13. Re: Technische Details

    Autor: Baumpaul 07.07.20 - 21:11

    Da hängt mit 100%iger Sicherheit ein Umrichter dazwischen, Du kannst ja sonst nichts regeln. Sobald das Rad Energie abgibt, geht die Drehzahl runter und damit auch die Ausgangsfrequenz wenn das Ding direkt am Netz hängen würde Außerdem muss man das Schwungrad auch erstmal anfahren und einen 400t schweren Läufer direkt aufs Netz zu schalten und so hochzufahren ist glatter Irrsinn, selbst wenn der Motor/Generator dafür ausgelegt ist.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 07.07.20 21:13 durch Baumpaul.

  14. Re: Technische Details

    Autor: JouMxyzptlk 07.07.20 - 21:44

    melaw schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das ist kein Speicher, nur ein Schwungrad um die Netzfrequenz stabil zu
    > halten während Großverbraucher oder Kraftwerke hinzu- oder abgekoppelt
    > werden. Größenordnung Sekunden.

    Diese Aussage schlicht falsch. Du müsstest dafür sorgen dass das Schwungrad immer synchron mit der Netzfrequenz ist. Wenn du dich ein bisschen damit beschäftigst wie aufwendig das schon für geregelte Diesel oder Gasgeneratoren ist, wirst du merken wie wenig das stimmen kann. Denn selbst bei diesen aufwändig geregelten gibt es Verluste dadurch dass es eben nicht 100% Synchron ist, die Synchronität oft durch Rückkopplung erzwungen.
    Hier führt das mal einer übersichtlich vor: https://youtu.be/RGPCIypib5Q

    In Realität wird das Rad so weit beschleunigt wie es nur geht. Am anderen Ende der Achse wird es einen Motor/ Generator geben, womöglich sogar mechanisch abgekoppelt / angekoppelt um guten Leerlaufwert zu haben, kennt man ja vom Auto. Aber das ist wohl deren Betriebsgeheimnis, da steckt Ingenieurwissen drin.
    Den Rest erledigt eine Regelelektronik zum Wandeln auf die 50 Hz mit ein paar zehntausend Volt. Die dortigen Verluste sind klein.

  15. Re: Technische Details

    Autor: JouMxyzptlk 07.07.20 - 22:08

    Diese Video zeigt auch welche Kräfte wirken wenn Generatur und Netz nicht synchron sind.
    Was nicht unter dem Video steht: Der Generator wird nur für den Bruchteil einer Sekunde vom Netz getrennt, in dieser kurzen Zeit kommt der nur minimal außer Sync. Das reicht schon dass es den Generator und Motor zerlegt. Man sieht die Teile fliegen bevor es beginnt zu qualmen.
    https://youtu.be/fJyWngDco3g

  16. Re: Technische Details

    Autor: Baumpaul 07.07.20 - 23:57

    JouMxyzptlk schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > In Realität wird das Rad so weit beschleunigt wie es nur geht. Am anderen
    > Ende der Achse wird es einen Motor/ Generator geben, womöglich sogar
    > mechanisch abgekoppelt / angekoppelt um guten Leerlaufwert zu haben, kennt
    > man ja vom Auto. Aber das ist wohl deren Betriebsgeheimnis, da steckt
    > Ingenieurwissen drin.
    > Den Rest erledigt eine Regelelektronik zum Wandeln auf die 50 Hz mit ein
    > paar zehntausend Volt. Die dortigen Verluste sind klein.

    Ich bin mir fast 100%ig sicher, dass an dem Rad ein Synchronmotor/-generator dran hängt der über einen 4Q-Umrichter entweder Leistung ins Netz einspeist oder das Rad beschleunigt. Das Rad wird so vermutlich immer nahe Nenndrehzahl gehalten, d. h. der Umrichter ist dauerhaft in Betrieb, was auch den Vorteil hat, dass innerhalb von Mikrosekunden Energie zurückgespeist werden kann.

  17. Re: Technische Details

    Autor: wupme 08.07.20 - 08:50

    chefin schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > lejared schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > melaw schrieb:
    > >
    > ---------------------------------------------------------------------------
    >
    > > -----
    > > > Das ist kein Speicher, nur ein Schwungrad um die Netzfrequenz stabil
    > zu
    > > > halten während Großverbraucher oder Kraftwerke hinzu- oder abgekoppelt
    > > > werden. Größenordnung Sekunden.
    > >
    > > Und was denkst du, wie das macht? Indem es Strom aus dem Netz aufnimmt
    > und
    > > speichert, wenn die Frequenz zu hoch steigt und wieder abgibt, wenn die
    > > Frequenz sinkt.
    > >
    > > Daher wäre es ja interessant zu wissen, wie viel Leistung das Teil
    > > aufnehmen/abgeben kann und wie viel Energie es speichern kann.
    >
    > Meinst du wirklich, das solche Firmengeheimnisse offen für Jedermann im
    > Netz bekannt gemacht werden?

    Geheimnisse... als wäre das nicht irgendwo öffentlich einsehbar dokumentiert

  18. Re: Technische Details

    Autor: bombinho 09.07.20 - 00:23

    Jalousie schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich sehe hier, dass mit dem Schwungrad wohl stärkere Stromschwankungen
    > geglättet bzw. gepuffert werden. Der Vorteil daran ist dann auch, dass man
    > Zeit gewinnt für Regelungen, sowie auch eine ruhigere Regelgröße (z.B.
    > Stromfrequenz), die sie dann leichter führen lässt, als wenn man eine
    > unruhig flaternde Regelgröße hat.

    Die unruhig flatternde Regelgroesse gibt es ja trotzdem. In beiden Faellen. Aehnlich wie das Stromnetz kann das Wassernetz nur geringfuegig selbst kompensieren, was raus geht, muss auch rein. Der Verbrauch folgt zwar gewissen Regeln was die Groessenordnung angeht, aber die tatsaechliche Groesse ist eher zufaelligen Schwankungen unterlegen.
    Allerdings im Wassernetz kann eine Hausinstallation mit Kunststoffrohren Schwankungen im Sekundenbereich ausgleichen. Beim Warmwasser sogar der evtl. vorhandene Ausgleichsbehaelter.

    Im Strombereich gibt es diese Moeglichkeit nicht. Allerdings ist es da ueblich, dass mehrere Speisungen (Tendenz zunehmend) untereinander konkurrieren, dort findet die Speicherung eher auf der Speiseseite statt. Bei direkt angeschlossenen Generatoren (Wasser, Gas, teilweise Wind mit doppelter Speisung) durch die Menge der Schwungmassen und die Frequenzaenderung.
    Kohle und Kernkraft natuerlich auch, aber die lassen sich extrem schlecht regeln, das ist dann, als ob du eine riesige Pumpe laufen laesst und wenn nicht genug Wasser abgenommen wird, dann musst du den ueberschuessigen Druck via Ueberdruckventil ablassen (aka Kuehltuerme, Kuehlkreislaeufe).

    Und natuerlich ist die Spannung ebenso in gewissem Umfang variabel wie der Druck im Wassernetz. Ob da 3bar oder 5bar an der Wasseruhr liegen, macht bei korrekter Installation unter normalen Umstaenden keinen Unterschied. Zwischen 207 und 253V darf bei korrekter Auslegung auch nichts im Endkundenbereich passieren. Da regeln die mittlerweile zahlreicher werdenden moderneren Solarinstallationen zunehmend (tagsueber) mit, um Spannung und Frequenz stabil zu halten, agieren also aehnlich einem begrenzten Ausgleichsbehaelter.

    Aeltere Kleinanlagen hatten noch das Ziel, direkt abzufallen, wenn die Parameter ueberschritten wurden. Das hatte sich als unguenstig erwiesen, da im Schwankungsfall ploetzlich eine nennenswerte Speisemenge direkt abgeworfen wird und anschliessend nahezu schlagartig wieder einsetzt. Bei neueren Kleinanlagen ist das nur bei direktem Wegfall der Synchronisationsquelle der Fall (oder bei >6s Stoerungsdauer, afair). Groessere Anlagen unterliegen ohnehin der direkten oder indirekten Kontrolle des Netzbetreibers bei verpflichtender 24/7 Verfuegbarkeit der Regelmoeglichkeit.

  19. Re: Technische Details

    Autor: bombinho 09.07.20 - 00:35

    Baumpaul schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das Rad wird so
    > vermutlich immer nahe Nenndrehzahl gehalten, d. h. der Umrichter ist
    > dauerhaft in Betrieb, was auch den Vorteil hat, dass innerhalb von
    > Mikrosekunden Energie zurückgespeist werden kann.

    Ich wuerde eher auf einen Arbeitspunkt, der Verschiebung nach oben und unten zulaesst, tippen, ergo nach Bedarfs- bzw. Speisevoraussage geregelt. Es duerfte einen Unterschied machen, ob zyklisch ein Netz(segment) mit Gezeitenkraftwerk stabilisiert werden soll oder aber z.B. ein kritischeres Netzsegement fuer die Kochzeitspitzen 12-14, 17-19 Uhr mit zusaetzlicher Kapazitaet stabilisiert werden soll. Bei Ersterem kann man speziell die Speisespitzen bei Stroemungsmaxima einlagern, bei Letzterem hauptsaechlich Nachts den Speicher auf Touren bringen.

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