Energieerzeugung und Speicherung

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In vielen Artikeln hier im Forum wird Bezug genommen auf Konzepte zur Erzeugung und Speicherung von elektrischer Energie, hauptsächlich im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien und der (Auto-)Mobilität.

Dieser Artikel soll bekannte Konzepte sammeln, um technisch interessierten Lesern einen Überblick gerade auch über neue Ideen zu geben, andererseits sollen ohne Streit - also möglichst wertfrei - jeweils die hauptsächlichen Für- und Wider- Argumente aufgelistet werden und, soweit vorhanden, auf Diskussionen im Forum verwiesen werden.

ACHTUNG Dieser Artikel ist mein erster Versuch; als Entwurf zu verstehen und als Einladung, mitzuwirken. Ich hab mir vorgenommen, immer mal ein bisschen zu ergänzen.

Energieerzeugung

(genauer: Umwandlung anderer Energieformen in Elektroenergie)

Eine Übersicht dazu kann man hier nachlesen: -> http://www.ps-blnkd.de/Regenerative_Energiegewinnung.pdf (Bilder sind aus Gründen des Urheberrechts nicht dabei)

aktuell im Betrieb

Kohlekraftwerk

Gaskraftwerk

übliche Kernkraftwerke

Pro: Liefern grosse Mengen Energie planbar und Grundlastfähig. Keine CO2 Emission im Betrieb, geringe Mengen an nuklearem Müll, verglichen mit tausenden von Tonnen Asche aus Kohlekraftwerken. Kosten für den Spaltstoff/Betrieb relativ gering.

Contra: Die derzeitigen LWR können nur 3% des eingesetzten Materials verbrauchen, brüten dabei unvermeidlich schlecht spaltbare Aktinide wie PU240, PU241,usw., und fliegen von Zeit zu Zeit in die Luft. Hohe politische und Sicherheitskosten. Ungeklärte Entsorgungsfrage für hochradioaktive abgebrannte Brennstäbe.

Hervorgegangen aus der politischen Lage des "Kalten Krieges" sind sie technisch besser dazu zu gebrauchen, Atomwaffen zu erbrüten, als sicher Energie zu erzeugen.

Viele Länder haben ihre Neubaupläne auf Eis gelegt, um die neuen Entwicklungen der Reaktortechnologie abzuwarten.

Fazit: Es ist himmerlschreiender Schwachsinn, gut funktionierende AKW ausgerechnet durch Strom aus Braunkohle zu ersetzen, aber man sollte die auch nicht für die Ewigkeit einplanen.

Wasserkraft

Speicherkraftwerk (Wasser)

Pro: Gut Planbar, schnell verfügbar und bis zu einem gewissen Grad Grundlastfähig. Gute Ergänzung zu Windkraft.

Contra: Grosser Flächenverbrauch, bei den derzeitigen langen Dürren Versorgungsprobleme, in Deutschland gibt es nur sehr wenige mögliche Standorte.

Fazit: Wenn man sie hat, dann ist die Energiewende kein Problem. Deutschland hat zu wenig und kann keine mehr bauen. Tja, schade.

Laufwasserkraftwerk (Laufkraftwerk, Flusskraftwerk)

Pro: Grundlastfähig, CO2 neutral

Contra: Für den Schiffsverkehr werden Schleusen benötigt und für Fische Fischtreppen. Natürlicher Flusslauf wird durch Wehr eingeschränkt. Die Kapazität ist begrenzt durch die vorhandenen Flüsse.

Fazit: Gute, relativ umweltfreundliche Energiequelle

Geothermie

Eine Übersicht dazu kann man hier nachlesen: -> http://www.ps-blnkd.de/Regenerative_Energiegewinnung.pdf - Abschnitt "Geothermie" (Bilder sind aus Gründen des Urheberrechts nicht dabei)

Photovoltaik

Pro: Liefert Strom am Tag, wenn der Strombedarf hoch ist. Gut Planbar.

Contra: Bei Dunkelheit keine Leistung. Besonders im Winter, wenn der Strombedarf hoch ist, ist die Leistung besonders kurz und niedrig.

Fazit: Speicherung oder zusätzliche Stromquellen als Puffer erforderlich.

Windkraft

Pro: Liefert günstig Strom, auch in der Nacht. Ergänzt hervorragend Wasserkraftwerke.

Contra: Liefert nur Strom, wenn der Wind weht. Bei zuviel Wind entsteht Strom-Müll, der teuer entsorgt werden muss, wenn nicht die Windräder abgestellt werden oder der Strom gespeichert wird. Erzeugt Infraschall. Tötet Vögel, Insekten und Fledermäuse. Stromerzeugung ist nicht planbar und kann nicht als "gesicherte Leistung" gelten. Sinnlos ohne Wasserkraftwerke oder Speicher.

Fazit: Speicherung oder zusätzliche Stromquellen als Puffer erforderlich.

Sonnenwärmekraftwerk

Beim Parabolrinnen-Kraftwerk fließt Öl durch eine Leitung in der Brennlinie von Parabolrinnen-Spiegeln. Beim Turm-Kraftwerk erhitzen viele Spiegel einen Receiver mit einem Wärmetauscher.

https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenw%C3%A4rmekraftwerk

Ideen für die Zukunft

Modell-Flugzeug auf dem Meer und power to gas

Ein Flugzeug am Seil treibt auf einem Schiff einen Generator an

https://www.enerkite.de/

https://www.3sat.de/wissen/nano/im-hoehenflug-100.html

Kernfusion (ITER usw.)

Dual-Fluid-Reaktor (erhoffte Lösung der Endlagerproblematik von Kernbrennstäben)

Pro: Wenn er funktioniert wie er soll, dann kann er über die Zeit abgebrannte Brennstäbe aus alten AKW verwerten und dabei praktisch unbegrenzt Energie gewinnen. Die Reststoffe wären nach ca. 300 Jahren zum grössten Teil harmlos, was eine grosse Verbesserung zum heutigen Müll darstellt, der praktisch ewig strahlen wird.

Contra: In Deutschland kann man z Zt. derartige Konzepte nicht testen oder wirtschaftlich betreiben. Ungeklärte Materialfragen. Ungeklärte Finanzierung.

Fazit: Wenn man nie anfängt, wird man nie fertig.

https://dual-fluid-reaktor.de/

Energiespeicherung

(z.B. für Überkapazitäten in der Stromerzeugung)

aktuell im Betrieb

Pumpspeicherkraftwerk

https://de.wikipedia.org/wiki/Pumpspeicherkraftwerk

Heißluft-Speicher

https://bizz-energy.com/stein_stromspeicher_von_siemens_gamesa_soll_2019_ans_netz

https://www.mikrocontroller.net/topic/476188#new

Ideen für die Zukunft

Batteriespeicher (Muster)

Viele Akkus an einem Ort konzentriert

Redox-Flow-Batterien

Pro: Unverzichtbar wenn man EE-Anlagen betreibt, speziell Windkraft.

Contra: In der Praxis werden Batteriespeicher hauptsächlich genutzt um das Netz zu stabilisieren, nicht um die Versorgung sicherzustellen.

Platzhalter Links zu Artikeln hier im Forum und anderswo

neuartige "Batterien" (Akkus)

"Quantenbatterie" -> http://www.ps-blnkd.de/Regenerative_Energiegewinnung.pdf, Abschnitt "Speichertechnologie"

Supraleitende Magnetische Energiespeicher (SMES)

wasserstoffbasiertes Speicherkraftwerk

https://www.berliner-zeitung.de/zukunft-technologie/wasserstoffbasiertes-speicherkraftwerk-schwarze-pumpe-soll-in-lausitz-entstehen-li.3207

https://www.mikrocontroller.net/topic/486237

Wasserstofftank - Speicherung als Metallhydrat

https://www.hzg.de/public_relations_media/news/077973/index.php.de

Wasserstoff-Speicherung in Flüssigkeiten

https://www.nzz.ch/wissen/wissenschaft/wasserstoffspeicher-fuer-den-hausgebrauch-1.17997973

https://blogs.fz-juelich.de/llec/2019/12/03/neuartiger-lohc-wasserstoffspeicher/

Komprimierte / verflüssigte Luft

https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/energie/erste-grossanlage-speichert-windstrom-in-fluessiger-luft/

Beton-Stapelturm

https://www.srf.ch/kultur/wissen/neue-super-batterie-kann-dieser-turm-unsere-energiezukunft-sichern https://energyvault.com/

Schwungrad-Speicher

https://de.wikipedia.org/wiki/Schwungrad-Speicherkraftwerk