Announcement: there is an English version of this forum on Irgendwie muss ich die ganze Zeit an "Solar-Roadways" denken... Heise verlautbart: Warum Betonkugeln unter Wasser Strom effizienter bespeichern als Batterien - Ein Forschungsprojekt installiert hohle Betonkugeln auf dem Meeresboden vor Kalifornien, um Strom im Megawatt-Maßstab zu speichern: https://www.heise.de/news/Warum-Betonkugeln-unter-Wasser-Strom-effizienter-bespeichern-als-Batterien-10028763.html Egal, wie optimistisch ich das rechne, ich komme auf keinen grünen Zweig. Gegeben: Gespeicherte (elektrisch nutzbare?) Energie: W := 400 kWh Kugeldurchmesser D_k := 9 m => r_k = 4,5 m Kugelvolumen V_k = 4/3 pi r³ = ca. 380 m³ => Energiedichte w_kugel = W / V_k = ca. 1 kWh / m³ Zum Vergleich ein hier kürzlich diskutierter LiFePO4-Akku. [1] W = 3,2 V x 280 Ah = 0,896 kWh Abmessungen: 208 x 174 x 72 mm³ = ca. 0,0025 m³ (das entspricht ca. einer Conrflakes-Packung!) => Energiedichte w_akku = 0,896 kWh / 0,0026 m³ = ca. 343 kWh / m³ Um auf die 400 kWh zu kommen, bräuchte man nur rund 450 solcher Zellen, entsprechend einem Volumen von ca. 1,16 m³, also etwa einem IBC-Container, den manche eh schon als Regentonne im (Schreber-)Garten stehen haben. Preislich sind wir unter 30.000 € dabei für die Zellen. Könnte man also auch privat noch stemmen, wenn ich so sehe, was manche Leute sich so für Autos "leisten"... Allerdings verstehe ich wirklich nicht das Rumgereite auf dem "Vakuum". Warum muss man einen Körper gegen einen absoluten Druck von 11 bar (100 m Wassertiefe + 1 bar Atmosphöre) von einem Medium mit nicht gerade unproblematischem Dampfdruck evakuieren, wo es doch auf der Erdoberfläche seit einem Jahrhundert technisch beherrscht wird, viel größere Gasvolumina bei ähnlichen Drücken zu komprimieren.[2] Auch spielt nach meinem Verständnis die deutlich höhere Dichte des Wassers keine Rolle für die gespeicherte Energie, denn diese ist das Integral(Volumen x Druckänderung). - "m x g x h" wie beim Pumpspeicherkraftwerk lasse ich hier nicht gelten, da sich beim Evakuieren und Fluten der Kugel weder der Meeresspiegel noch der atmospährische Luftdruck messbar ändern. Die Masse bzw. Dichte des gepumpten Mediums geht nur in die Leistung ein, aber seien wir mal ehrlich: 500 kW aus 400 kWh - das sind 48 Minuten lang "1,2 C". Auch darüber lacht ein Akku nur müde. Also, welchen Trick habe ich nicht durchschaut? [1] https://www.nkon.nl/de/eve-lf280-prismatic-280ah-280a-lifepo4.html [2] https://de.wikipedia.org/wiki/Kugelgasbeh%C3%A4lter
Marek N. schrieb: > [...] wo es doch auf der > Erdoberfläche seit einem Jahrhundert technisch beherrscht wird, viel > größere Gasvolumina bei ähnlichen Drücken zu komprimieren. Das Problem an Druckluft findet man gut unter dem Stichwort "isentrope Zustandsänderung" (alternativ "adiabate Zustandsänderung"): Nach der Kompression von Gasen wird Wärme frei, die man für die Entspannung wieder schnell genug zuführen müsste, was aber nicht passiert, so dass der Wirkungsgrad erbärmlich ist. Die "Hohlkugeln" sind einfach ein Pumpspeicherkraftwerk. Das hat diese Probleme nicht. Allerdings sind die gespeicherten Massen und auch die Höhe/der Druck im Vergleich zu einem Stausee trotzdem erbärmlich.
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Immer dran denken, daß solche Beiträge meistens von Reportern geschrieben werden, die keine praktische Ahnung von dem haben, über was sie dort schreiben. Wenn man sowas durchrechnet, vor allem die jeweils brandheißen Themen, findet man sehr viel Lüge und Beschiss. Das Internet ist voll davon. Überall große geniale Ideen, die angeblich die Welt revolutionieren werden. Und alle erweisen sich als Luftnummer, viele schon dann wenn eine fachkundige Person einen flüchtigen Blick drauf wirft (Beispiel: 10kW Generator aus einem 50W Lüftermotor mit ein paar drangepappten Magneten), manche muss man durchrechnen und kommt dann aufs gleiche Ergebnis. Das ist aber egal, solange wie sich damit irgendwie Geld verdienen lässt, entweder durch dumme Käufer (wundersame Energiespargeräte, die Blindstrom zu Wirkleistung wandeln sollen), dumme Klicks (der oben besagte 10kW-Generator aus dem 50W Lüfter bei Youtube) oder dumme Geldgeber, die es leider erst dann durchrechnen wenn die erwarteten Erfolge ausbleiben, wird dieser Blödsinn leider nicht verschwinden. Derzeit sind Pumpspeicherkraftwerke die einzige großtechnisch nutzbare Technologie, die elektrische Energie im GWh-Bereich speichern kann. Akkuspeicher sind auf dem Vormarsch, erreichen aber noch nicht die Leistungswerte selbst kleinerer Pumpspeicherkraftwerke. Druckluft-Speicherkraftwerke wurden auch schon realisiert, leiden aber unter schlechtem Wirkungsgrad, vor allem weil sich die Luft beim Verdichten erwärmt und diese Wärme beim Entspannen wieder aufnimmt. Außerdem benötigen sie bei der "Wiedergewinnung" der Energie zusätzlich Gas. Das ist praktisch eine Gasturbine, deren Verdichter bei der Einspeicherung von Energie elektrisch angetrieben wird und die bei der Stromerzeugung ohne Verdichter läuft. Der Verdichter einer Gasturbine benötigt 60..70% der von der Turbine erzeugten Leistung. Das ist sehr viel und daher lässt sich an dieser Stelle durchaus Energie speichern - aber eben mit viel schlechterem Wirkungsgrad als bei Pumpspeicherkraftwerken.
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Die Hoehenenergie von 1m^3 Wasser über 1000m Hoehe waere 2,77kWh. Druckluftspeicher 200bar waere 5kWh/m^3.
Danke! Ja klar, dass Luft beim Komprimieren sich erwärmt und beim Entspannen abkühlt, sollte jedem bekannt sein, der schon mal ein Fahrrad aufgepumpt hat. Ich wollte nur mal gegenrechnen, dass ein handelsüblicher Akku "von Palette" derzeit in allen Belangen um Größenordnungen überlegen ist gegenüber diesem Projekt. Und doch zeigen uns die aufkommenden Elektro-Autos, dass die derzeiten Akku-Technologien gegenüber der Bindungsenergie von Kohlenwasserstoffen immer noch unterlegen sind. Ja, es ist ein Pumpspeicherwerk: Ob ich Wasser einen 100 m hohen Berg hochpumpe und aber einen Hohlraum gegenüber einem Wasserdruck von 100 m Wassertiefe aufzubauen versuche ist mechanisch identisch. Aber: Jedes Wassertröpfchen, das in dem Behälter verbleibt, wird bei sinkendem Druck verdunsten, bis sich ein Gleichgewicht zwischen flüssiger und gasförmiger Phase einstellt. Evtl. wird dabei die Temperatur dabei soweit absinken, dass das Wasser sogar gefriert. Ein Teil der hin- und hergepumpten Energie wird also letztendlich dafür aufgebracht, Wasser zu gefrieren und das Eis wieder zu schmelzen. Ich könnte mir eine Hybridlösung vorstellen: Ein nach unten offener Zylinder zum Meeresboden, in dem ein Kolben mechanisch herabgedrückt wird. Über dem Kolben verbleibt Luft mit natürlichem Atmospährendurck. Gibt man den Kolben frei, drückt der Wasserdruck den Kolben wieder bis an die Wasseroberfläche. Kein Dampfdruck-Problem, aber auch hier gilt wieder nur "m x g x h". - Physics is a Bitch!
Marek N. schrieb: > Ja klar, dass Luft beim Komprimieren sich erwärmt und beim Entspannen > abkühlt, sollte jedem bekannt sein, der schon mal ein Fahrrad aufgepumpt > hat. Jedem, der den Artikel auch nur überflogen hat sollte klar sein, dass es hier nicht um Druckluft als Speichermedium geht. Heise spricht von Effizienz, du rechnest was von Energiedichte. Das ist völlig Banane, denn im Meer hat man vor allem eins, Platz. Trotzdem ist diese Idee natürlich nicht unbedingt ausgegoren, denn wie macht man Wartung und Reparatur der in 500m Tiefe versenkten Turbinen? Wie teuer sind die Kugeln und wie lange halten sie bei dem hohen Druck und korrosivem Salzwasser. Das das kein Modell ist um riesen Mengen Energie zu speichern schreiben aber sogar die Autoren. Sie benennen als möglichen Einsatzzweck die Bereitstellung schneller Regelenergie.
Marek N. schrieb: > Auch spielt nach meinem Verständnis die deutlich höhere Dichte des > Wassers keine Rolle für die gespeicherte Energie Du solltest an deinem Verständnis arbeiten! Udo S. schrieb: > Wartung und Reparatur der in 500m Tiefe versenkten Turbinen? Und eine Sperrvorrichtung/Ventil braucht man wohl auch noch. Und so eine Turbine kann mit vernünftigem Wirkungsgrad nur mit 100% rein oder raus betrieben werden. "ein Bisschen" pumpen oder generatorieren geht nicht.
Teillastbetrieb können die technischen Einrichtungen von Pumpspeicherkraftwerken auch nicht besonders gut. Wenn ein Pumpspeicherkraftwerk in den Lastfolgebetrieb gehen muss, vor allem während des Pumpbetriebs, behilft man sich soweit ich weiß damit, daß man einen Teil des hochgepumpten Wassers sofort wieder auf die Turbine gibt und damit die aufgenommene Leistung anpasst.
Meine Begeisterung hält sich in Grenzen. Wie schon oben genannt, ist die potentielle Energie bei 1000m und 1tonne (=1m³) = 2.7kWh. Damit kann man schon mal das Volumen abschätzen. Der Zykluswirkungsgrad bei wirklich großen Pumpspeicher ist 80% - aber nur wenn man immer optimal fahren kann. Hier werden es vielleicht 60% sein. Die technischen Probleme sind: * Die Ausrüstung (PU,TUR,Ventile, GEN, Converter, Control...) liegt am Meeresgrund, und beim kleinsten Problem muss alles raus * Salzwasser * Beim Auspumpen ist auf einer Seite Druck Null=Vakuum. D.h. es ist mit Kavitation zu rechnen. Gar nicht gut. ? Bei 100m (=10bar) und Vakuum im Inneren der Kugel müsste man eigentlich noch den atmosphärischen Druck addieren. Oder? Klar man kann alles so bauen, dass problemlos funktioniert. Es gibt 10MW Gaskompressoren+Converter man Meeresgrund die sind 5 Jahre wartungsfrei. Der Preis dafür? Kein Problem, wird auf den Gaspreis umgelegt.
Eine der vielen Hippster-Ideen, die mit viel Propaganda beworben werden, aus denen aber mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit rein GAR NICHTS wird. (höre ich da jemanden Hyperloop flüstern?) ;-) Diese Themen heben wir hier doch schon oft genug besprochen und in letzter Zeit sind ALLE Diskussionen dazu abgewürgt oder gar gelöscht worden.
Marek N. schrieb: > Ich könnte mir eine Hybridlösung vorstellen: Ein nach unten offener > Zylinder zum Meeresboden, in dem ein Kolben mechanisch herabgedrückt > wird. Über dem Kolben verbleibt Luft mit natürlichem Atmospährendurck. > Gibt man den Kolben frei, drückt der Wasserdruck den Kolben wieder bis > an die Wasseroberfläche. Kein Dampfdruck-Problem, aber auch hier gilt > wieder nur "m x g x h". - Physics is a Bitch! Das ist ein invertiertes Pumpspeicherwerk und dabei wird keine Luft komprimiert, also hat man auch kein Wärmeproblem. Es ist eine reine Druckturbine. Und bei passender Auslegung arbeitet die mit annähernd Konstantdruck, wenn der Hub im Verhältnis zur Wassertiefe gering ist (z.B. 100m in 1000m Tiefe. Dabei kann man die ganze Technik auf der Meeresoberfläche positionieren! Das ist VERDAMMT viel WERT! Man braucht nicht mal einen Kolben!
in die Liste der Ideen, die niemals realisiert wurden, muss man auch noch https://www.gravitypower.net/ aufnehmen. Ein großer Kolben aus Gestein (Dichte ~3t/m³) schwimmt im Wasser (Dichte 1t/m³) wird mit PU und TUR bewegt. Resultierend durch Auftrieb (Dichte ~2t/m³). Der Erfinder wollte diese Installation in der Nähe von stillgelegten AKW's platzieren. Nicht gut. AKW's stehen nie auf massiven Untergrund (=> Erdbebensicherheit) sondern eher auf Sand. Will man wirklich was mit Gravitation machen, dann kann man mit einem Kran auch Steine aufheben. Das gibt's aber schon. Batterien haben den Vorteil, dass man sie dort platzieren kann wo man sie braucht.
Ich störe mich immer noch an dem "Vakuum". Folgenden Verbesserungsvorschlag hätte ich anzubieten: Zwei mit einer Leitung gekoppelte Kugeln. Eine auf dem Meeresboden versenkt und unten offen, so dass Meereswasser einströmen kann. Die zweite Kugel befindet sich an der Meeresoberfläche. Ihr Volumen ist um das Totvolumen der Leitung vergrößert. Statt "Vakuum" enthält die obere Kugel das Arbeitsmedium, das mit Seewasser nicht mischbar und löslich ist und eine geringere Dichte hat, z.b. biologisches Öl. Bei Stromüberschuss wird das Arbeitsmedium hinab in die untere Kugel gepumpt und verdrängt dort das Seewasser. Die Pumpen müssen nur den Tiefendruck plus Strömungsverluste aufbringen. Will man die gespeicherte Energie abnehmen, wird die Steigleitung zur oberen Kugel hin geöffnet. Der Tiefendruck drückt das Arbeitsmedium wieder nach oben. Das Arbeitsmedium wird über entsprechende Turbinen geleitet und kann einen Generator antreiben. Ganz ohne Wunder-Vakuum. Aber auch hier bleibt die Energiedichte "gespeicherte Energie geteilt durch Volumen" und ist unabhängig vom Arbeitsmedium und bleibt hinter marktgängigen Li-Akkus.
Schön. Fein gemacht! Dann sind wir mit dem Thema jetzt durch, oder?
Marek N. schrieb: > Folgenden Verbesserungsvorschlag hätte ich anzubieten: > ...... Damit machst Du lediglich so ein System völlig ineffektiv und obsolet.
Marek N. schrieb: > Aber auch hier bleibt die Energiedichte "gespeicherte Energie geteilt > durch Volumen" und ist unabhängig vom Arbeitsmedium und bleibt hinter > marktgängigen Li-Akkus. Die Energiedichte ist bei stationären Energiespeichern völlig irrelevant. Interessant sind hier: - Wirkungsgrad (wobei das bei Solar-oder Windenergie nicht unbedingt so die Rolle spielt) - Kosten (Anschaffung und Betrieb) - Laufzeit
Andreas B. schrieb: >> Aber auch hier bleibt die Energiedichte "gespeicherte Energie geteilt >> durch Volumen" und ist unabhängig vom Arbeitsmedium und bleibt hinter >> marktgängigen Li-Akkus. > > Die Energiedichte ist bei stationären Energiespeichern völlig > irrelevant. Falsch! Sie ist vielleicht weniger kritisch als bei mobilen, aber vollkommen egal ist sie ganz sicher nicht! Denn die riesigen Stauseen für Pumpspeicher, gerade auch außerhalb Deutschlands, baut man nicht aus Spaß und weil es nix kostet! > Interessant sind hier: > - Wirkungsgrad (wobei das bei Solar-oder Windenergie nicht unbedingt so > die Rolle spielt) Schon wieder falsch! Nur weil die Sonne keine Rechnung schickt, heißt das nicht, daß man Wind und Solarenergie kostenlos ernten kann! Die "Sammler", auch bekannt als Windräder, Solarzellen und Stromnetzte, kosten sehr wohl etwas!
Marek N. schrieb: > Egal, wie optimistisch ich das rechne, ich komme auf keinen grünen > Zweig. Das ist bei Energiespeicherung für Erneuerbare normal.
Diesen "Gravitypower" Vorschlag gab es schon mal, die angedachte Größenordnung wäre ein versenkbarer Ayer's Rock mitten in Deutschland gewesen. Da sollte der "Kolben" aber oberirdisch herausragen, hier ist er im Boden versteckt. Ich hätte auch Bedenken wie man das dauerhaft dicht bekommt.
Udo S. schrieb: > Jedem, der den Artikel auch nur überflogen hat sollte klar sein, [...] :-) > Trotzdem ist diese Idee natürlich nicht unbedingt ausgegoren, denn wie > macht man Wartung und Reparatur der in 500m Tiefe versenkten Turbinen? Das steht allerdings auch in dem Artikel: 'Die Lebensdauer der Betonkugel schätzen die Forschenden auf 50 bis 60 Jahre. Nach jeweils 20 Jahren müssten Pumpturbine und Generator getauscht werden. "Der Speicher besteht aus der äußeren Betonkugel und der inneren technischen Einheit mit Pumpe, Mess- und Regelungstechnik", erläutert Bernhard Ernst. "Diese technische Einheit können wir für Wartungen und Reparaturen an die Oberfläche bringen. Die Betonkugel verbleibt auf dem Meeresboden.' > Wie teuer sind die Kugeln und wie lange halten sie bei dem hohen Druck > und korrosivem Salzwasser. Nunja, dazu gibt es ja Erfahrungen: das Betonschiff von Redentin wurde 1944 gebaut und liegt seit 1972 gestrandet in der Wismarer Bucht [1]. Wer die Fotos im verlinkten Wikipedia-Artikel anschaut erkennt, daß das Ding noch in einem guten Zustand zu sein scheint, obwohl es seit der Strandung vermutlich keine größeren Wartungsarbeiten erfolgt sein dürften. Auch im allgemeinen Artikel zum Thema Betonschiffe ist zudem der Satz "Durch die lange Lebensdauer der Rümpfe sind noch etliche ältere Schiffe im Einsatz" zu lesen, das Material scheint Salzwasser also recht gut zu widerstehen [2]. [1] https://de.wikipedia.org/wiki/Betonschiff_von_Redentin [2] https://de.wikipedia.org/wiki/Betonschiff > Das das kein Modell ist um riesen Mengen Energie zu speichern schreiben > aber sogar die Autoren. Sie benennen als möglichen Einsatzzweck die > Bereitstellung schneller Regelenergie. Wer ein bisschen mehr und genauer wissen will, als im Heise-Artikel steht, ist IMHO hier [3] ganz gut aufgehoben. Da steht übrigens auch, daß die aktuelle Geschichte vor der kalifornischen Küste mit den 9-m-Kugeln immer noch der Erprobung dient, und zukünftig wohl Kugeln mit ~28 Metern Innendurchmesser verwendet werden sollen. [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Stored_Energy_at_Sea
Christoph db1uq K. schrieb: > Größenordnung wäre ein versenkbarer Ayer's Rock Auf dem Papier nur eine Zahl. Ist wie mit den Druckluftspeichern in alten Bergwerken. Blasen wir doch instabile Gesteinsformationen auf 33Bar auf. Okay, liegt ne Millionestadt drüber, aber no risk no fun... Rein rechnerisch, mit Tunnelblick und ohne jede Kenntniss der realen Umsetzung klingt das aber prima. Und das legt man dann einem Vollpfosten hin der Cobalt nicht von Kobold unterscheiden kann und der macht dann eine flammende Rede daraus die von der Schafherde brav blökend weitergetragen wird. Und schon sind unüberwindliche technische Probleme nur noch eine Randnotiz und man kann ungestört von jeglicher Sachkenntniss konventionelle Kraftwerke abbauen. Nun also Betonkugeln, von rein Organischen Betonkugelbäumen geerntet, weil Betonherstellung ja zu den größten Umweltsünden gehört und bereits im Gespröch ist das Elbsandsteingebirge teils abzubauen, um an den Kalk zu kommen. Dafür bauen wir dann 70.000 Schiffe aus CO2 frei produzierten Stahl und besetzen sie mit 7 Millionen Fachleuten, wobei wir doch kaum 70 zusammenbekommen, für verlegung und Wartung. Heise hat seinen Artikel, die Schafe haben was zum blöken, ein Politiker hat wieder 100 Millionen Forschungsgelder ausgelobt und eine Forschungsgeldereinwerbeindustrie hat 100 Millionen verdient und dafür ein paar Betonkugeln ins Wasser geworfen. Am Ende haben wir zwar viele gute Geschichten gehört, aber leider keine Industrie mehr, wenn wir die Kohle für endlos gefüllte Fördertöpfe nicht mehr haben. Die Industrie steht mehr auf billige Energie statt auf gute Geschichten. Und dann wird ein großes Verprechen der Politik wahr: Blühende Landschaften! Nicht mehr, nicht weniger. Nur noch blühende Landschaften. Sooo natürlich. Einfach herrlich. Kalt, nass, hungrig, aber sehr hübsch anzusehen.
Marek N. schrieb: > Heise verlautbart: Warum Betonkugeln unter Wasser Strom effizienter > bespeichern als Batterien - Ein Forschungsprojekt installiert hohle > Betonkugeln auf dem Meeresboden vor Kalifornien Kalifornien ist imho mittlerweile ein Zentrum für Hirngespinnste, wenns zum Thema Grün und Energie kommt. An das einzige was Emissionen verhindert, traut sich immer noch keiner ran: Eine Wirtschaftsform, die ohne stetiges Wachstum auskommt. Wo soll das weiterhin alles her kommen?
Falk B. schrieb: > Falsch! Sie ist vielleicht weniger kritisch als bei mobilen, aber zumindest kann sie um Groessenordnungen kleiner sein als bei LiIon zellen. Falk B. schrieb: > Schon wieder falsch! Nur weil die Sonne keine Rechnung schickt, heißt > das nicht, daß man Wind und Solarenergie kostenlos ernten kann! In Zeiten des Energieueberschusses muss man sogar dafuer bezahlen dass man sie loswird. Und genau zu diesen Zeiten wirft man solche Energiespeicher an.
Andreas B. schrieb: > In Zeiten des Energieueberschusses muss man sogar dafuer bezahlen dass > man sie loswird. Und genau zu diesen Zeiten wirft man solche > Energiespeicher an. Du hast es keine Sekunde verstanden. Macht aber nix, damit gehörst du zur großen Mehrheit. ;-)
Falk B. schrieb: > Macht aber nix, damit gehörst du > zur großen Mehrheit. ;-) Falk und die hunderte von Geisterfahrern ...
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