Hallo,
wie hoch ist etwa der Gesamtwirkungsgrad unseres (europäschen)
Verbundnetzes und der Kraftwerke ?
Also Energiegehalt der Primärengiequellen - zur nutzbaren Energie bei
den Endanwendern.
Es geht hier nicht (bitte keine Disskusion hierüber) über die
Umweltbelastung und Gefahren der verschiedenen Primärenergiequellen.
Auch soll der Energieaufwand für die Gewinnung der Primärenergie
(Förderung, Transport, behandlung) nicht mit einfliessen.
Da ja der größte Teil unserer Elektrischen Energie auf thermischen Weg
"hergestellt" wird nehme ich an das der Wirkungsgrad wohl nur so bei 30
Prozent liegt (?)
Das Energie nicht verbraucht wird bzw. verschwindet ist mir klar (also
bitte keine Spitzfindigkeiten).
Liege ich mit meiner Schätzung richtig ?
Egal ob ja oder nein würde ich mich über eine physikalisch / technische
Erklärung (aber nicht über eine weltanschauliche Meinungsäußerung) sehr
freuen.
Egon
Das ist sehr schwer einzuschätzen, weil die elektrische Energie auf so
vielfältige Weise bereitgestellt wird. Die meisten thermischen
Kraftwerke erreichen elektrische Wirkungsgrade um 40-47%, GuD-Anlagen
etwa 60% und Wasserkraftwerke können über 90% erreichen. Die
Solarenergie hat da mit etwa 15% noch deutlich aufzuholen. Dazu kommen
noch Pumpspeicherkraftwerke, die zum Lastausgleich im Netz notwendig
sind (sie sind bei derzeitigem Stand der Technik die einzige
Möglichkeit, Strom in großtechnischem Maßstab effizient und
kostengünstig zu speichern) verbrauchen effektiv sogar Strom.
Im Vergleich dazu ist das eigentliche Transport- und Verteilnetz extrem
effizient, der Wirkungsgrad dürfte so bei 97-98% liegen.
Großgeneratoren, Block- und Leistungstransformatoren der dort
eingesetzten Größenordnung haben Wirkungsgrade von über 99%. Der Rest
sind die Leitungsverluste und Eigenbedarf (zB. Antriebe von
Kühlventilatoren und Schaltanlagen).
Hinzu kommt, daß bei einem 3.000MW Braunkohlekraftwerk etwa 10% der
erzeugten elektrischen Leistung benötigt werden, um die Kohle abzubauen
und das Kraftwerk damit überhaupt erst zu versorgen.
Die Übertragungsverluste sind meiner Meinung nach wesentlich größer als
2-3 %.
Das Umspannwerk von 400 kV auf 100 kV bei uns zuhause hat (so wurde es
uns bei der Führung erzählt) schon 2 % Verluste.
Rechne ich mal 4 Trafos in der Strecke:
Kraftwerk 400 kV 110 kV 20 kV 400 V
dann kann ich wohl eher von 13 % Verlust ausgehen.
Dazu noch die Verluste im Ortsnetz und im Haus. Wenn ich von einer
Netzimpedanz von 250 mOhm an der Steckdose ausgehe (auf dem Land eher
noch gut), dann kommen bei 10 A (24hm gegen N) noch 1 % dazu.
Bei dezentraler Speisung ist die Strecke (je nach Lastfall) zwar nicht
so lang, dafür habe ich noch Umrichter mit drin.
Bernhard __ schrieb:> Das Umspannwerk von 400 kV auf 100 kV bei uns zuhause hat (so wurde es> uns bei der Führung erzählt) schon 2 % Verluste.
kann eigentlich nicht sein, dann könnte man die Trafo überhaupt nicht
kühlen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator#Wirkungsgrad
[...]
Wegen der Eisen- und Kupferverluste ist er kleiner als 1.
Transformatoren hoher Nennleistung haben Wirkungsgrade von mehr als 99
%, während der
[...]
Es ist etwas unfair, bei Solarenergie 15% anzusetzen, und bei Kohle, Öl
und Gas die Verluste in den Pflanzen und bei der Fossilisierung
wegzudefinieren.
Ganz zu Schweigen von den Verlusten in einer Supernova, die Uran
herstellt.
>> Energiegehalt der Primärengiequellen - zur nutzbaren Energie> Solarenergie hat da mit etwa 15% noch deutlich aufzuholen
Interessanter ist das Verhältnis der nutzbaren Energie zur verbrauchten
fossilen Energie. Plötzlich ist der Wirkungsgrad der Solarzelle (fast)
egal.
PS
AZUR SPACE Solar Power: 43,3 Prozent Wirkungsgrad
Naja wir gehen von der Form des Energiezustandes im Ist-Zustand aus. Daß
das alles irgendwann mal Solarenergie war und wir auf lange Sicht auch
nichts anderes nutzen können als Solarenergie (Photovoltaik, Wind oder
Wasser) spielt für den gegenwärtigen Moment keine Rolle.
Elektrisches Großgerät MUSS sehr effizient sein. Nicht damit es
besonders viel Geld spart, sondern damit man es gekühlt kriegt. Hätte
ein 1400MW-Großgenerator oder sein Blocktransformator nur 98%
Wirkungsgrad, müßte man 28 Megawatt(!) wegkühlen. Das ist mehr als die
Nachzerfallswärme des zugehörenden Atomreaktors (ca. 4.000MW thermisch)
ein paar Stunden nach dem Abschalten. Wie schwierig das ist hat man
zuletzt in Fukushima gesehen, und das waren verhältnismäßig kleine
Anlagen (Block 1 460MW elektrisch, Blöcke 2-4 784MW).
Stattdessen hat so ein Trafo aber lediglich einen Ölkreislauf mit
Zwangsumlauf (Ölpumpe) und ein paar dicke Lüfter. Das reicht. Bei mir
hier um die Ecke brummen zwei 110/10kV Trafos vor sich rum. Die Lüfter
an den Kühllamellen machen mehr Kilometer als Windrad anstatt als
Ventilator.
Aber, wenn bei einem Kohlekraftwerk mit >1600MW brutto fast 10% seiner
erzeugten elektrischen Energie durch die Zusatzagregate wieder
verbraucht wird, muss deren Wärme auch irgendwo hin. Das Ganze muss
einfach dafür ausgelegt sein.
Andererseits muss die Energie teuer erzeugt werden, um sie dann wieder
zu verbraten. Wer will das schon.
Ben _ schrieb:> Im Vergleich dazu ist das eigentliche Transport- und Verteilnetz extrem> effizient, der Wirkungsgrad dürfte so bei 97-98% liegen.
Deshalb gibt es ja neuerdings auch Hochtemperatur Überlandleitungen.
Die armen Vögel die sich draufsetzen.
Jürgen S. schrieb:> Es ist etwas unfair, bei Solarenergie 15% anzusetzen, und bei Kohle, Öl> und Gas die Verluste in den Pflanzen und bei der Fossilisierung> wegzudefinieren.
Autsch, ich glaub Zuckerrohr schafft 4% bei der Photosynthese, mehr ist
wohl nicht drin. Insofern ist es energetisch sogar in D sinnvoller, ein
Feld voll Solarzellen zu packen, als darauf Mais anzubauen um den zu
verbrennen. Ob das ästhetisch schöner ist kann man sicher diskutieren.
Indiskutabel ist für mich, Wald für Solarfelder abzuholzen, da gibt es
genug Brachflächen, z.B. in den im Osten überdimensionierten und
ungenutzten "Gewerbegebieten".
> Aber, wenn bei einem Kohlekraftwerk mit >1600MW brutto fast 10%> seiner erzeugten elektrischen Energie durch die Zusatzagregate> wieder verbraucht wird, muss deren Wärme auch irgendwo hin.> Das Ganze muss einfach dafür ausgelegt sein.
Dazu muß man wenigstens grob wissen wie so ein Kraftwerksblock aussieht.
Erstens sind bei Kohlekraftwerken keine so leistungsstarken Einzelblöcke
gebaut. Ein einzelner Turbosatz eines Kohlekraftwerks hat maximal
1.000MW elektrisch, Atomkraftwerke liegen da deutlich drüber.
Beispielsweise hat das 3.000MW starke Kohlekraftwerk Jänschwalde sechs
Turbosätze mit jeweils 500MW.
Zweitens verteilt sich der Eigenbedarf über eine große Palette von
leistungsstarken Antrieben und daher fällt ihre Verlustleistung nicht
konzentriert in einem einzelnen Bauteil an. Besonders viel Leistung
brauchen die Kühlwasserpumpen, die Kohlemühlen (davon hat ein Block bis
zu 8 Stück), der Rauchabzug und ggf. die Kühlventilatoren bei
Ventilatorkühltürmen.
Drittens ist der größte Verbraucher im Eigenbedarf die Kesselladepumpe
(manchmal gibts davon auch mehrere), die braucht alleine 10-20MW. Sie
wird aber durch eine Turbine angetrieben, nicht über die elektrischen
Eigenbedarfsschienen. Es gibt natürlich auch eine oder zwei elektrisch
betriebene, diese haben jedoch keine so hohe Leistung und werden nur zum
Anfahren genutzt bis genügend Dampf für die turbinengetriebene Pumpe zur
Verfügung steht.
Natürlich kann man ein Energieübertragungsnetz auch ineffizient
betreiben und schwächere Leitungen höher belasten. Damit steigen dann
auch die Verluste. Eine weitere Folge davon sehen wir jedes Jahr im
Sommer bei den Amis wenn deren Netze im Sommer unter der Last der
Klimaanlage zusammenbrechen weil eine einzige Hochspannungsleitung
ausfällt und es in der Folge das ganze System zerreist. Die Amis können
auch nicht mal eben so eine "große" Leitung für Wartungsarbeiten
abschalten, weil keine Ersatzleitungen vorhanden sind. Da muß man dann
mit Hubschraubern dran und unter Spannung auf die Leiterseile klettern.
Ich weiß nicht wozu das gut sein soll. Lieber einmal ein paar Euro mehr
ausgeben und stärkere Leiterseite verbauen. Oder eine Doppelleitung wie
hierzulande zum Glück noch üblich, beides zusammen wäre ideal und dann
haben wir auch weiterhin ein stabiles Netz (jedenfalls solange auch E.ON
Fachleute in der NLS einsetzt).
Ein Beispiel worüber ich mich hier in meiner Region etwas ärgere:
Hier im Osten von Berlin hat die Einspeisung durch
onshore-Windkraftanlagen extrem zugenommen. Es gibt hier außer der
380kV-Leitung Preilack (Kohlekraftwerk
Jänschwalde)/Eisenhüttenstadt/Neuenhagen nur 110kV-Leitungen bis zur
polnischen Grenze (UWs in Letschin und Bad Freienwalde). Bei genug Wind
kann diese Leistung nicht in Richtung Berlin (wo sie gebraucht werden
würde) abgeführt werden, weil insbesondere die 110kV-Leitung
Neuenhagen-Letschin völlig überlastet wird. Als Folge davon müssen
Windräder abgeschaltet werden (manchmal bis zu 40% der installierten
Leistung) und wir bezahlen für nicht erzeugten Strom.
Warum mich das ärgert? Nun, Letschin ist mit einer 110kV-Leitung mit
Bad Freienwalde verbunden, von dort aus geht es weiter nach Angermünde.
Eine weitere 110kV Leitung führt von Neuenhagen über Tempelfelde und
Eberswalde nach Angermünde. Zu dieser Leitung bestand bis kurz nach der
Wende eine Verbindung zwischen Tempelfelde und Eberswalde nach Bad
Freienwalde, welche dann zurückgebaut wurde. Evtl. hätte genau diese
Verbindung die Leitung nach Letschin deutlich entlasten können. Tja,
Pech - nun muß der Strom den Umweg über Angermünde nehmen, wo die den
wegen selbst genug Windstrom gar nicht gebrauchen können. Große Klasse,
man überlegt nun, eine zweite 110kV Leitung von Neuenhagen nach Letschin
zu bauen... Wers bezahlen soll ist auch klar.
Egon schrieb:> Also Energiegehalt der Primärengiequellen - zur nutzbaren Energie bei> den Endanwendern.
Hallo,
das ist schlichtweg keine sinnvolle Frage. Man kann fragen wieviel
Energie der Verbraucher erhält aus einem kg Kohle oder einem m³ Gas,
aber die Sonne scheint und der Fluss fliesst - was soll denn der
"Einsatz" bei Solarenergie sein? Die Solarkonstante mal der Fläche der
Bundesrepublik? Hier wird nichts eingesetzt und auch nichts
"verbraucht". Die Frage entstammt dem Denken einer vergangenen Epoche.
Eigentlich sollte das ja schon aus dem Begriff "erneuerbare Energien"
abzuleiten sein.
Insofern ist auch die Frage nach dem Wirkungsgrad von Solarzellen
ziemlich irrelevant - es ist egal, ob man eine bestimmte Energiemenge
aus einem 1m² mit 40% oder aus 2m² mit 20% bezieht, das betrifft nur die
Aufstellungsfläche. Und wir brauchen auch den angeblich verlorenen 60
oder 80% nicht nachweinen, die sorgen dafür, dass unser Planet bewohnbar
ist, wie schon seit längerer Zeit.
Gruss Reinhard
@Ben
>> Aber, wenn bei einem Kohlekraftwerk mit >1600MW brutto fast 10%> Dazu muß man wenigstens grob wissen wie so ein Kraftwerksblock aussieht.
Du hast Recht 1600MW liefert das gesamte Kraftwerk, ein Block hat knapp
500MW. Ich kenn das mit 4 Mühlen, an jedem Eck des Blocks ein Gebläse
zur Beförderung des Kohlestaubs.
Wäre es nicht möglich, ein fast weltumspannendes 1MV DC-Netz aufzubauen?
Irgendwo scheint die Sonne und immer bläst irgendo auch Wind.
Klar wäre das möglich. Problem ist die Speicherung des Stromes für
schlechte Tage. Man muß auf jeden Fall Nord- und Südhalbkugel mit
erneuerbaren Energiequellen zupflastern, um auch jahreszeitliche
Schwankungen besser kompensieren zu können...
Aber was denkst Du denn was passiert wenn wir die komplette Sahara mit
Solarzellen zupflastern würden? Wir müßten Energiesparlampen verbieten,
bräuchten alle Elektroautos und Durchlauferhitzer. Norwegen würde eine
einzige große Badewanne mit Pumpspeicherenergie werden.
