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Du meinst das vermutlich, weil, die Daten von der smard.de-Seite alle in MWh, also Energie-Einheiten, sind und GW ja eine Leistungseinheit ist, richtig?

Aber keine Angst ich verrechne hier nicht Äpfel mit Birnen.

Weia, da hatte ich aber Tomaten auf den Augen. @Dsonda hatte natürlich Recht. Hab den Fehler auch schon korrigiert, aber ich lasse die Beschreibung trotzdem stehen.

Um zum Beispiel die 150 GW-Begrenzung (bzw. 150.000 MW) bei „Wind onshore“ umzusetzen rechne ich erst mal, das wie-viel-Fache der tatsächlich installierten „Wind onshore“-Leistung (aus deiner Tabelle oben) in 2021 das war, also:

150.000 MW / 55.630 MW ~= 2,7

Mit diesem Faktor, hier ca. 2,7, rechne ich dann die tatsächliche Windkraft-Energie (in MWh) hoch, die laut smard.de in jeder der 35040 Viertelstunden des Jahres 2021 enstanden sind:

Date Time of day WK Offshore [MWh] WK Onshore [MWh] PV[MWh] […] WK Onshore [MWh] * 2,7
01.01.2021 00:00 84,00 1.058,00 0,00 […] 2856,6
01.01.2021 00:15 88,00 1.025,00 0,00 […] 2767,5

Die so entstandenen, hoch-skalierten Energiewerte, wie hier beispielhaft in der rechten Spalte, verrechne ich dann mit den anderen EE-Quellen sowie der Verbrauchsenergie und daraus errechnet sich die notwendige Speicherenergie, die man in jeder Viertelstunde entweder in den Speicher rein geben kann, bei Überproduktion, oder die man aus dem Speicher entnommen werden muss.

Vereinfacht gesagt, erhöhe ich schlicht die installierte Nennleistung auf z.B. auf 150 GW bei WK onshore und gehe davon aus, dass die real erzeugte Energie um den selben Faktor steigt.

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Okay interessant; habe mir mal deinen verlinkten Beitrag durchgelesen.

Heute morgen fiel mir ein:
Man könnte diese Energie ja jetzt schon theoretisch Speichern, indem man die vielen Stromspeicher in den Kellern von Privatleuten (im Sommer) kostenlos oder zumindest (im Winter) vergünstigt auflädt. So wäre das ein Win-Win Geschäft für alle beteiligten und der Strom geht nicht vollständig verloren.

(Es gab wohl schon Mitte 2020 ca. 200.000 private Stromspeicher Batteriespeicher rechnen sich (noch) nicht)

Das würde dann ja sogar die Anschaffung eines Speichers wirtschaftlicher machen, was ja heutzutage glaube ich mehr oder weniger noch ein +/- 0 Geschäft ist.

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Seit ich etwas Kontakt zu den dünn besiedelten, sterbenden Gebieten Deutschlands habe (konkret: Thüringen und das Sauerland), bin ich grnzenlos pessimistisch. Solange die Bevölkerung vor Ort ein gewichtiges Wort mitzureden hat, werden wir bei der Windkraft in den nächsten Jahren nur Stagnation sehen. Insbesondere dann, wenn bereits heute für Windkraft genutzte Flächen zukünftig wegfallen aufgrund neuer Abstandsgebote, etc. Ein Gutteil der heute in Betrieb befindlichen Anlagen wäre ja nach aktueller Rechtlage und Praxis gar nicht mehr zu realisieren. Das Entstehen einer landesweit vernetzten, professionalisierten Szene von stolzen Windkraftverhinderern ist auch eine Entwicklung der letzten 10 Jahre.

Hier gibt es einen Rechner, der abhängig von den Randbedingungen das Windkraftpotential an Land abschätzt: PV- und Windflächenrechner
Man muss da schon ziemlich heroische Annahme treffen, um auf ein Potential von ~300 TWh (entspricht ca. 150 GW an installierter Leistung) zu kommen.

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Vielen Dank für diesen konstruktiven Thread!

Wir wissen jetzt also, dass wir mit Ausbau-Faktor 3-4, vorhandenen Gas-Speichern (Gas+Wasserstoffbeimischung) den Verbrauch von 2021 stemmen hätten können:

Es fehlt jetzt nur noch die Elektrolyse/Power2Gas-Leistung. Im Versuchsaufbau funktioniert das ja schon. In der benötigten Größenordnung gibt es noch keine Anlagen und ich sehe auch nichts in Habecks Plan, da jetzt massiv in die Planung und Bau einzusteigen. Es muss ja @Matder s „Sommer-Buckel“ Öko-Überschuss komplett weg-elektrolysiert werden, damit es nicht zu Wind/PV-Abschaltungen kommt.

Wenn das gelöst ist, bleibt noch ein winzig-kleines Problem: Wir müssen ja auch noch das Erdgas durch synthetisches Gas ersetzen, das in der Industrie gebraucht wird. Und der Mehrverbrauch an Strom durch Elektifizierung der Industrie, Verkehr und Gebäude-Heizung.

Wenn man das mit einbezieht, dann dürfte die Rechnung ganz anders aussehen. Düster wahrscheinlich.

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Zum einen gehört zu diesem Speichern ja, dass der Speicherbesitzer seinen Speicher oder einen Teil davon dem Netz zur Verfügung stellt, also dann einspeichert oder zurückspeichert, wann das Netz es anfordert, sodass er den Speicher oder einen Teil davon nicht für den Zweck verwenden kann, für den er ihn angeschafft hat.

Zum anderen erscheint es sehr unplausibel, dass man jetzt schon die Energie in 200000 privaten Stromspeichern speichern kann: Nach den Berechnungen von @Matder - danke! - müssten mehr als 20 TWh gespeichert werden. Um das mit den Stromspeichern tun zu können, müssten die im Schnitt mehr als je 100 MWh groß sein. Bei 1 €/Wh würde ein solcher durchschnittlicher privater Stromspeicher mehr als 100 Millionen € kosten.

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Die Akzeptanz vor Ort ist natürlich ein entscheidender Faktor. Aber ich bin da etwas optimistischer. Aber ich denke dazu wird man die Menschen stärker an den Vorteilen der Windräder beteiligen müssen, z.B. wie in der Lage angedeutet durch die Finanzierung von Kitas oder durch die Stärkung des ÖPNV, so etwas hatte ich hier:

auch schon mal vorgeschlagen.

Aber werden die nicht für die jeweilige Solaranlage auf dem Dach benötigt?

Stimmt natürlich, die gibt es, genau wie die Speicherkapazität selbst, noch nicht. Dazu kann ich ja auch nochmal einen Datenpunkt aus meiner Rechnung liefern, wir hätten in dem letzten Szenario oben (Windkraft onshore und PV jeweils auf ca. 200 GW ausgebaut)
eine maximale Speicherleistung von

  • ca. 150 GW zum Befüllen des Speichers (z.B. Elektrolyse oder Batterieaufladung) und
  • 60 GW zum Entnehmen aus dem Speicher (z.B. H2-Verstromung oder Batterieentladung)

gebraucht. Das sind in der Tat gewaltige Leistungen und die entsprechenden Anlagen um so schnell z.B. Wasserstoff oder Methan (im geschlossenen System) herzustellen, muss man erst mal bauen.
Wenn man sich allerdings den windige Sommertag des 31.07.2021 von oben, mit der angepassten EE-Erzeugung² genauer ansieht:

ang_EE_204_20_200_WG_31072021
ang_EE_204_20_200_WG_31072021957×530 40.9 KB

dann sieht man, dass die besonders große Speicherleistung (also wie weit die grüne Linie über der roten Linie sitzt) nur Mittags benötigt wird. Rein technisch betrachtet, könnte man also Mittags neben z.B. den Wasserstoffspeichern auch E-Autos als Zwischenspeicher aufladen, während ihre Besitzer auf der Arbeit sind.
Diese Speicherleistung ruft man Abends ab und speichert sie in die langfristigen Gasspeicher um.

Aber dennoch, ich sehe, ähnlich wie @HessenChris , die benötigte Speicherleistung in der Tat auch als sehr herausfordernd. Hier muss die Politik dringend etwas tun.

Da aber beispielsweise zur power-to-gas Speicherung spezielle, große Anlagen gefragt sind, kann man diesen Teil der Energiewende eventuell sehr gut den klassischen Energiekonzernen als zukünftigen business case anbieten und diese damit ins Boot holen.

Anhang:
¹ Die Daten zum Gesamtstromverbrauch, die von smard.de zur Verfügung gestellt werden sind nicht ganz vollständig. Unter anderem fehlt der komplette Stromverbrauch der deutschen Bahn, immerhin 10 TWh im Jahr. Näheres dazu hier: SMARD Benutzerhandbuch
² „angepasste EE-Erzeugung“ meint in diesem Post, dass Windkraft onshore fiktiv auf 200 GW, Windkraft offshore auf 20 GW und Photovoltaik auf ca. 204 GW installierter Nennleistung erhöht wurden. Alle weiteren EE-Quellen und der Gesamtverbrauch¹ entsprechend den realen Daten von 2021.

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Zumindest haben die schon mal entsprechende Grundstücke: Da wo aktuell die AKW- und Kohle-Blöcke stehen sind wenigstens die Stromleitungen dick genug, um diese Leistungen aufzunehmen oder abzugeben.

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Wenn die 3-4 Windräder die Kita und den ÖPNV tragen sollen wird der ach so günstige Grüne Strom noch teuerer und die Subventionen für Stahlindustrie und Chemie steigen noch höher.

Laut dieser Präsentation vom vdi

ist die Wirtschaftlichkeit für Elektrolyse entscheidend, sind viele Betriebsstunden also das genaue Gegenteil von dem hier angedachten Zweck. Die Beispielanlage hatte ein Wasserkraftwerk genutzt.
Auch wenn es hier verschrien ist geht das nur in Gebiete mit mehr Sonnenstunden.
Entscheidend ist der günstige konstante Strom, wenn trotz Installation mit hohen deutschen Löhnen und wenigen Sonnenstunden PV 5 Cent die kWh kostet, wo wären wir bei B-Ware Panels, Montage mit niedrigeren Löhnen und vor allem mehr Sonnenstunden- ich tippe mal auf unter 1 Cent eher 0,5 Cent die KWH. Dann kommt der Elektrolyseur meinetwegen aus Deutschland, den Rest würde ich einkaufen wo es am günstigsten ist. Wenn der grüne Wasserstoff wettbewerbsfähig ist, kann man dann über Grundlast grüner Wasserstoff nachdenken und dann stören einen die Schwankungen in PV und Wind nicht mehr.

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Ich bin mir nicht ganz sicher, ob ich dich richtig verstanden habe, daher korrigiere mich ggf., aber dein Argument ist, dass sich H2-Elektrolyse zur PV-Speicherung nicht lohnt, da dann die Elektrolyse nur einige Stunden am Tag läuft, also quasi in der Mittagshitze, richtig?

Natürlich würde eine Vollauslastung den Preis pro Kilowattstunde für das Einspeichern verringern, da sich fixe Kosten und die Investitionen für die ganze Anlage natürlich auf mehr eingespeicherte Energie (kWh) verteilen können. Aber wir reden hier von Investitionen auf Jahrzehnte.

Und ich sehe, angesichts der zu speichernden Energiemenge keine Alternative zu power-to-gas, wenn wir die mächtigen, aber volatilen EE-Quellen (PV und Wind) anzapfen wollen. Am Ende wird man diesen Preis an die Verbraucher weitergeben. So wie wir es heute schon z.B. mit

  • den Kosten für die nationale Erdgas-Reserve,
  • den Kosten für die nationale Erdölreserve,
  • den Kosten für die Stromnetz-Stabilisierung, also z.B. Kraftwerks-Abregelungen

und vielen anderen Infrastruktur- Stabilisierungsmaßnahmen tun.

Und die nationale Erdöl-Reserve, beispielsweise, kommt fast nie zum Einsatz (Quelle):

In Deutschland wurden bislang drei Mal strategische Ölreserven freigegeben, jeweils aufgrund eines gemeinsamen Beschlusses der Mitgliedsländer der Internationalen Energieagentur: Die Anlässe waren der Golfkrieg 1990/91, die von den Hurrikanen „Katrina“ und „Rita“ 2005 angerichteten Schäden in den USA sowie der Ausfall libyscher Ölexporte im Jahr 2011.

aber kostet 400 Millionen Euro jedes Jahr, und trotzdem kann ich mich spontan nicht an eine einzige öffentliche Debatte über deren Sinn erinnern. Dafür ist also offenbar Geld da.

Eine nationale Erneuerbare-Energien-Speicher-Infrastruktur käme dagegen quasi jeden Tag zum Einsatz. Und ich finde, wir sollten uns wohl alle dran gewöhnen, dass deren Kosten irgendwann einfach zu den anderen Strompreisen-Komponenten dazukommen werden.

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Okay, alles kann man dann auf diese Weise nicht speichern.
Wenn der Speicher im Schnitt 10 kWh groß ist (angenommen er ist leer) könnten bei 200.000 Speichern (Zahl wird mittlerweile größer sein und werden) nur 2.000.000 kWh = 0,002 THW gespeichert werden. Besser als nichts, aber sind nur 0,01 %.

Wenn es aber in Zukunft mehr Speicher in Haushalten gibt und u.a. durch „meine Idee“ sich die Sache noch mehr lohnt auch in ein paar kWh Kapazität mehr zu investieren, als man mit der eigenen PV voll kriegen würde, dann kann dieses Speicherkonzept zumindest seinen (geringen) Teil zur Lösung beitragen :slight_smile:

Bei meiner Idee bekommt der den Strom ja (fast) geschenkt und verbraucht dann natürlich an späterer Stelle weniger Netzstrom oder speist Strom mit seiner PV ein, da der Speicher schon voll ist.

Im Sommer auf jeden Fall. Aber nachts sind sie ja vielleicht schon wieder leer(er) durch den abendlichen Verbrauch. Und im Winter kriegt man sie mit der PV bestimmt nicht voll, da ist der größte Teil der Kapazität „ungenutzt“.

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Du vergisst aber die Implikation daraus.
Wenn wir die energieintensiven Grundstoffindustrien wie Stahl/Chemie hier noch halten wollen, könnte ein durch zu geringe Auslastung zu hoher Wasserstoffpreis nur durch Subventionen ausgeglichen werden und wir reden da über mehr als die 5 Cent EEG Umlage; wir haben ja alle deren Folgen gemerkt.

Kurzer Einschub: der ominöse Elektrostahlofen kann nicht aus Eisenerz Stahl machen.
Um aus Eisenerz Stahl herzustellen, geht es über den Hochofen oder über die Direktreduktion.
Der Hochofen braucht Koks, die Direktreduktion nutzt aktuell Erdgas, sie soll aber auf Wasserstoff umgestellt werden. Also: Wenn wir aus Eisenerz Stahl herstellen wollen, brauchen wir Stand jetzt Wasserstoff und 2045 sollen wir nur für Stahl 1,4 Millionen Tonnen grünen Wasserstoff brauchen.

Variante 1:
Man baut dediziert Solar und Photovoltaik nur für Wasserstoff auf und legt die Brennstoffzelle auf den Jahresmittelwert aus. Für die Überschüsse müssen wir ne andere Verwendung finden. Von den zusätzlichen Flächenbedarf über die 2% rede ich erst garnicht.

Variante 2:
Wir gehen wohin, wo die Schwankungen im Grünen Strom geringer sind.

In euren Theorien geht ihr davon aus, den grünen Wasserstoff brauche ja nur der Bürger, den man zum sparsamen Verbrauch erziehen kann.
Nein, der Grüne Wasserstoff wird in so großen Mengen gebraucht für die Grundstoffindustrie, Chemie, Kunststoffindustrie etc., dass wenn wir an den Subventionen nicht krepieren wollen, wir die Preise soweit senken müssen, dass der grüne Wasserstoff genauso billig ist, wie aktuell fossile Brennstoffe. Wenn dann grüner Wasserstoff billig genug ist, wird man ihn genauso verschwenderisch verwenden wie gerade Öl oder Gas.

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Die primäre Stahlherstellung (Hochofenroute) braucht im wesentlichen doch drei „Rohstoffe“, nämlich

  1. Eisenerz
  2. Erdgas oder Koks (um dem Eisenerz den Sauerstoff zu entziehen)
  3. Energie

Und der grüner Wasserstoff soll ja das Erdgas bzw. Koks ersetzen. Und dieser Wasserstoff soll hier vor Ort mit „deutscher“ grüner Energie hergestellt werden.
Da frage ich mich doch, warum eigentlich?

Wir importieren das Erdgas, warum nicht auch den grünen Wasserstoff? In Russland beispielsweise, gibt es sicherlich massenhaft Flächen, wo sich Windräder aufstellen ließen und kaum jemand wohnt, den das stört. Den Russen kaufen wird dann den grünen Wasserstoff ab, so wie jetzt das Erdgas. :slight_smile:

Stattdessen wird das Beharren auf grünem Wasserstoff aus Deutschland zum Stolperstein der Energiewende hochstilisiert. Das ist in meinen Augen ein Scheinproblem.

edit:
Damit scheine ich auch nicht allein zu sein (Quelle):

Die Stahlwerker aus Niedersachsen gehen davon aus, dass ein Großteil des Wasserstoffs importiert werden muss. Selbst dafür fehlen aber noch Schiffe, Häfen und Leitungen. Der technische Direktor Castagnet bleibt trotzdem optimistisch: „Als Stahlwerker haben wir immer irgendwelche Herausforderungen“, sagt Castagnet. „Wenn wir als Ingenieure sie nicht lösen, gehen wir unter.“

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Wichtig aus Volkswirtschaftlichem sinne wäre hier die Elektrolyse-Forschung und dann auch die Produktion der Anlagen hier zu fördern, sich dort zu einer technologischen Speerspitze aufzubauen klingt auch geo-politisch interessant.

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Darauf bezogen sich meine 2 Posts. Importieren wir den Wasserstoff doch aus Quellen wo er billiger ist.

Das sehe ich anders, Herr Habeck verspricht ja neue Arbeitsplätze. Wenn die Arbeitsplätze bei den Elektrlyseuren aber wegfallen und wir durch den geringeren Strombedarf weniger Windräder brauchen fallen ja einige der versprochenen Arbeitsplätze weg.
Wenn der Wasserstoff wie in deinem Link beschrieben so günstig ist wie Tafelwasser wird man den Wasserstoff eben nicht nur für die Flauten verwenden sondern auch wieder als Grundlast verwenden was dann noch weniger Windräder benötigt. Zudem wohin mit den Lastpitzen wenn Wasserstoff billiger importiert wird und Speicher zu teuer ist. Einzige Lösung weniger Windräder und mit der verbleibenden Spitzenlast z.B. über Tauchsieder Speicher in Fernwärmenetzen füllen.
Bis der Wasserstoff da ist. ahne ich schon, werden wir noch sehr lange Erdgas importieren.

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Ich bin gerade beim Überschriften Hoppsen aus einem anderen Threads über den Artikel gestolpert:

Klingt durchaus spannend der Ansatz.

Was mir auf die Schnelle noch so dazu einfallen würde:

Warum einen solchen Gewichtsspeicher nicht gleich noch in einen WKA Turm integrieren?

Und warum Beton/Stahl?
Gewöhnliche Granitblöcke liefern doch auch Gewicht und sind quasi CO2-frei zu haben.

Wollte ich euch bei der Diskussion über die Speichertechnik nicht vorenthalten, zumal das System sicherlich weniger Verluste mit sich bringt als Power2Gas, auch wenn ich 90% aus lauter Unwissenheit nicht wirklich glauben mag.

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Also

Joar dazu ein Gedanke:

Das würde den Turm ja dicker machen und dementsprechend wäre es negativ für die Performance der Anlage, die Dinger sind ja nicht gerade klein.

Außerdem hat energyvault bisher wohl nicht mehr als ein paar schöne Mockups geliefert.
(Ähm und ne kleine Demo Anlage)

Der Turm kostet 8 Mio $ kosten für 35 MWh also um 1 GWh wegzuspeichern braucht man ca.
28,5 Türme → 228,5 Mio $

für 1 TWh dann schon

28571 Türme → 228,5 Mrd $

aber mal gucken was da noch kommt

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Inklusive 250.000 Tonnen Steine (=34 MWh bei 50 m Hub)?

Kommt mir aberwitzig vor. Warum dann nicht lieber bei jeden 100+ m hohen Hügel die Kuppe ausbaggern und mit einem Speichersee füllen?

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" Haben Schweizer das größte Problem sauberer Energie gelöst?"
Die kurze Antwort lautet: Nein. Was die vorhaben, mag ganz nett sein, um kurzfristige Schwankungen auszugleichen, aber wenn wir in großem Umfang auf eneuerbare Energien umsteigen wollen, brauchen wir saisonale Speicher von mehreren 10 TWh. Und das ist mehr als 4 Größenordnungen mehr, als die in den nächsten Jahren bauen wollen.

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Nicht wirklich befriedigend deine Antwort.

Aber mal so als Nachfrage: warum nur kurzfristige Lösung?

Wird kinetische Energie nach einem Monat in der Luft schlecht und fängt an zu stinken?

Muss die Lösung die dir so vorschwebt gleich als aller erstes mal eine TWh im Prototypen speichern können, damit du es als mögliche Lösung in Erwägung ziehst?

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Keine Ahnung, och war noch nie in einem Windrad und kann daher nicht sagen wieviel Hohlraum im Schaft ist.
Ich hatte eher an Hohlraumnutzung als an Verdickung gedacht.

Gewagte Hochrechnung. Ich denke mal Serienproduktion würde auch da einiges an Kosten sparen können und vielleicht sind’s dann nur 220 Mrd $ für’s TW ^^

Ist richtig aber der Ansatz ist auch einem Laien wie mir verständlich. Und Mockups und Demoanlagen gibt’s von 'ner ganzen Menge als erstes :wink:

Das größte Problem sehe ich eher im Platzbedarf der notwendigen Menge als in der Realisierbarkeit.

Kann mir auch denken, dass die nach den Erfahrungen in Indien dann noch größere Anlagen bauen können.