Die ersten acht Monate mit meiner Balkonanlage
Am 1. Mai 2023 nahm ich meine “Balkonanlage” (aka Stecker-Solaranlage) in Betrieb. Solche Geräte werden von vielen Herstellern für mittlerweile deutlich unter 800 Euro angeboten. Meine kommt von der Firma Kleines Kraftwerk in Niedersachsen – aus keinem besonderen Grund, außer dass ich auch aus Niedersachsen komme. Meine Motivation war nicht profitorientiert, also interessiere ich mich nicht für Amortisation. Ich bin eher technik-affin und wollte einfach mal sehen, was es mit diesen Anlagen auf sich hat. Dass dabei auch sauber produzierter Strom generiert wird, ist ein weiteres Argument.
Lieferumfang, Standort und Aufbau
Der Bausatz umfasste zwei PV-Module von jeweils etwa 1.7 Meter Länge und 1.1 Meter Breite. Jedes der Module wog mehr als 25 kg, ich brauchte also beim Aufbau Hilfe. Dazu gehörte ein Wechselrichter mit WLAN-Zugang, die Verkabelung der PV-Module mit dem Wechselrichter und das Anschlußkabel ans Stromnetz mit einem Wielandstecker. Man kann bei der Bestellung unterschiedliche Halterungen auswählen, für ein Flachdach, ein Schrägdach, einen Balkon, eine senkrechte Wand oder eine Rasenfläche. Das macht einen Unterschied im Energieertrag.
Ich wohne in einer stinknormalen Scheibe aus einem Reihenhaus, so wie Millionen anderer Menschen in Deutschland. Eine Seite ist genau nach Süden ausgerichtet, was für eine Solaranlage sehr vorteilhaft ist. Ich hatte nun die Wahl: Kommt die Anlage aufs Hausdach, außen ans Balkongeländer, in den Garten oder aufs Garagendach?
- Das Hausdach mit einer Schräge von 30 Grad wäre der beste Standort gewesen. Den Aufbau hätte ich jedoch nicht ohne Hilfe eines Dachdeckers bewältigt. Wenn man aktuell in Deutschland einen Handwerker braucht, kriegt man aber zu hören, dass es in den nächsten sechs Monaten garantiert nichts mehr wird. Das konnte ich also gleich knicken.
- Die Montage der schweren Module am Balkongeländer wäre für mich allein zu gefährlich gewesen. Außerdem wären sie dann sehr stark geneigt gewesen – nachteilig im Sommer, aber besser im Winter.
- Meinen kleinen Garten wollte ich mir nicht mit mehr als 3 Quadratmetern Solargeneratorfläche zustellen.
- Also blieb das Garagendach. Ich brauchte nur Hilfe beim Hinaufwuchten der Module. Alles andere kriegte ich alleine hin.
Die mitgelieferte Flachdachhalterung neigt die Module um nur 20 Grad gegenüber der Horizontalen. Das ist eigentlich schon im Sommer unvorteilhaft; im Winter erst recht. Da meine Garage aber in Nord-Südrichtung ausgerichtet ist, musste ich die Module hintereinander aufstellen. Je stärker die Neigung, desto größer der erforderliche Abstand, sonst wirft das südliche Modul bei niedrigem Sonnenstand einen Schatten auf das nördliche. Zu weit auseinander konnte ich die Module aber auch nicht platzieren, sonst hätte das südliche im Schatten des Gebäudes auf dem Nachbargrundstück gestanden.
Der Standort ist also ein echtes Problem, das gut überlegt werden will. Gewisse Kenntnisse der Astronomie und Trigonometrie sind da sehr hilfreich.
Der Sonnenstand und die Jahreszeit
Mein Wohnort Darmstadt liegt ziemlich genau bei 50 Grad nördlicher Breite, also habe ich die Berechnungen für diese Breite gemacht. Für Standorte weiter nördlich oder südlich stimmt das nicht mehr ganz exakt, aber immer noch genau genug.
Die Grafik zeigt, welchen Winkel die Sonne im Jahresverlauf über dem Horizont zur lokalen Mittagszeit hat, d.h., wenn sie genau im Süden steht. Achtung: es geht hier um die lokale Sonnenzeit, nicht um MEZ und schon gar nicht MESZ. Eine Elevation von 90 Grad würde bedeuten, dass die Sonne genau senkrecht steht. Das ist aber bei 50 Grad Breite nie der Fall. Zur Wintersonnenwende ist die maximale Elevation nur 16.5 Grad, zur Sommersonnenwende 63.5 Grad und zu den Tag-und-Nacht-Gleichen knapp 41 Grad.
Idealerweise sollte die Sonne senkrecht zur PV-Modulfläche stehen. Das ist aber ohnehin nicht möglich, weil die Sonnenrichtung sich von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang stark ändert. Satelliten können sich selbst und ihre Solargeneratoren stets so orientieren, dass sie zur jeder Zeit genau zur Sonne zeigen. Auf der Erde ist das nur bedingt möglich, weil Bäume, Berge und Gebäude im Weg stehen. Bei einer Balkonanlage wäre der technische Aufwand einer Nachführung zudem viel zu hoch.
20 Grad Neigung sind auf keinen Fall optimal, 30 Grad schon besser, aber immer noch nicht ideal. 80-90 Grad Neigung wie am Balkongeländer oder der Hauswand sind im Winter vorteilhaft, aber da sind die Tage kürzer, der Himmel oft bewölkt und das Sonnenlicht muss auf dem Weg zu Ihrer Balkonanlage viel mehr Atmosphäre durchqueren und wird viel stärker gedämpft. (Das erklärt, warum es im Winter kalt ist). Es macht also wenig Sinn, die Balkonanlage auf Wintereinsatz zu optimieren.
Was hat meine Balkonanlage bis jetzt erbracht?
Wohlgemerkt: Ich spreche vom energetischen Ertrag. Der finanzielle Ertrag ist eine andere Sache, die mich weniger interessiert. Der Wechselrichter meiner Balkonanlage ist über mein WLAN mit einem Server der Herstellerfirma verbunden, an den er Daten zur aktuell eingespeisten elektrischen Leistung und Energie Überträgt. Ich kann über eine App auf meinem Smartphone auf diese Daten zugreifen. Die folgenden Daten und Grafiken entstammen dieser App.
Zunächst einmal: Die eingespeiste elektrische Energie in den 8 Monaten seit Inbetriebnahme der Anlage bis Ende des Jahres 2023 beträgt 576.6 kWh. Das ist kein geringer Wert. Wenn man den Verbrauch aufs ganze Jahr hochrechnet, müssten 650-700 kWh herauskommen. Der Jahresverbrauch an elektrischem Strom meines Haushalts beträgt knapp 2500 kWh. Es ist aber nicht so, dass bei der nächsten Ablesung mein Zählerstand um 650-700 kWh geringer ausfällt. Dazu müsste ich entweder allen selbst generierten Strom selbst verbrauchen oder mein Stromzähler müsste rückwärts laufen dürfen. Beides ist nicht der Fall.
Bis Ende 2023 waren Balkonanlagen in Deutschland bis zu einer Nennleistung von 600 W genehmigungsfrei. Selbst wenn die Solarmodule so groß und die Sonneneinstrahlung so hoch waren, dass eine höhere Einspieseleistung möglich gewesen wäre, musste der Wechselrichter bei 600 W abregeln. Ab 2024 wird die Grenze auf 800 W angehoben. Dieser Wert galt zuvor bereits in Österreich. Ich muss noch in Erfahrung bringen, ob schon installierte Wechselrichter per Softwareupdate auf den neuen Grenzwert eingestellt werden können.
Einige technische Erklärungen
Wer sich auskennt, braucht diese Erklärungen nicht. Ich stelle jedoch fest, dass viele weder den Unterschied zwischen Energie und Leistung noch die Funktionsweise eines Stromnetzes kennen. Die elektrische Leistung bezeichnet die Energie, die pro Zeiteinheit in das Netz eingespeist oder dem Netz entnommen wird. Die eingespeiste oder entnommene Energiemenge ist somit die Leistung multipliziert mit der Zeit. Meine Balkonanlage leistet beispielsweise bis zu 600 W. Wenn sie eine Stunde lang diese Leistung liefert, dann wurde eine Energiemenge von 600 Wh = 0.6 kWh eingespeist.
600 W sind nicht wenig, Das reicht schon für eine Waschmaschine im 30-Grad-Waschprogramm. Oder man kann damit gleichzeitig einen Laptop, einen LCD-Fernseher und einen Staubsauger betreiben, letzteren allerdings nicht gerade bei höchster Saugleistung. Für stärkere Verbraucher wie Wasserkocher, Boiler, Backofen, Herd oder Fön reicht das natürlich nicht, aber zumindest ein Teil von deren Verbrauch wäre kostenlos.
Die Solarmodule erzeugen Gleichstrom. Der Wechselrichter funktioniert nur, wenn er an das Hausnetz angeschlossen ist und dieses an das Stromnetz. Dann wandelt er den Gleichstrom in Wechselstrom um und speist diesen netzsynchron ins Hausnetz ein. Eine Balkonanlage ist also, anders als die Solargeneratoren eines Satelliten, keine autonome Stromversorgung!
Das Hausnetz kann man sich bildlich wie eine Schüssel voller Wasser vorstellen. Der Rand der Schüssel wäre in diesem Gedankenmodell gleich mit dem Wasserstand des Stromnetzes Ihrer Kommune. Wenn Ihrem Hausnetz Strom entnommen wird – beispielsweise um die Kaffeemaschine zu betreiben – kann man sich das so vorstellen, dass der Wasserstand in der Hausnetz-Schüssel absinkt. Dann fließt aus dem Stromnetz etwas ins Hausnetz nach. Wenn die Balkonanlage aber elektrische Energie ins Hausnetz einspeist, steigt der Wasserstand in der Hausnetz-Schüssel. Das überschüssige Wasser fließt ins Stromnetz ab.
Der Stromzähler registriert aber nur einen Zufluss vom Stromnetz ins Hausnetz, keinen Abfluss vom Hausnetz ins Stromnetz. Letzteres ginge nur mit einem alten Stromzähler ohne Rücklaufsperre. Der Betrieb einer Balkonanlage mit solchen Zählern ist jedoch unzulässig.
Monat für Monat …
Der ertragreichste Monat bis jetzt war der Juni, dicht gefolgt vom Mai. Der August sieht schlechter aus als er wirklich war – da war die WLAN-Verbindung einige Tage lang ausgefallen, was ich aber nicht beheben konnte, da ich während der Zeit im Urlaub war. Dieser Ausfall wirkt sich auf die täglichen und die monatlichen Abrechnungen aus, nicht aber auf die Gesamtsumme, die offenbar im Wechselrichter selbst gespeichert wird.
Die monatlichen Erträge spiegeln schon die Wetterbedingungen wieder. Mai, Juni und September waren viel trockener als das langjährige Mittel. Juli, August, Oktober und November dagegen deutlich feuchter. Im Mai und Juni gab es deswegen viele, in den anderen Monaten weniger Sonnenstunden. Neben der angesprochenen Sonnenhöhe spielt auch die Dauer zwischen Sonnenauf- und Untergang eine Rolle. Diese ist am 22. Juni maximal.
Die Erträge über den Monat Juni zeigen deutlich die Unterschiede zwischen sonnigen und wolkigen oder gar regnerischen Sommertagen. An wolkenlosen Tagen wurden bis zu 5.3 kWh pro Tag erreicht, an einem regnerischen Tag gegen Ende des Monats nicht einmal 2 kWh. Im ausgesprochen trüben Dezember dagegen kam die Tagesproduktion nicht über 0.3 kWh hinaus und lag an etlichen Tagen sogar unter 0.1 kWh, was im System als 0 gespeichert wird. Dies lag zur zum Teil an den oben beschriebenen Nachteilen des Standorts, hauptsächlich aber schlicht an Sonnenstand, Tageslänge und vor allem Wetter. Der Januar 2024 wird in punkto Sonnenstand und Tageslänge etwas schlechter als der November 2023 sein. Ab Februar geht’s dann wieder aufwärts.
Ein sonniger und ein wolkiger Sommertag
Der 25. Juni 2023 war ein wolkenloser Sommertag. Die eingespeiste elektrische Leistung steigt sehr schnell an und erreicht am späten Vormittag 600 W. Dann wird sie vom Wechselrichter abgeregelt und verbleibt dort bis etwa 15:00. Bei neuen Anlagen, die bis 800 W zugelassen sind, wäre die Leistung in den Mittagsstunden deutlich höher gewesen.
Sonnenaufgang in Darmstadt war um 5:20 MESZ (=04:20 MEZ), Sonnenuntergang um 21:35 MESZ (=20:35 MEZ). Die Daten werden aber ohne Berücksichtigung der Sommerzeit gespeichert und angezeigt. Während die horizontnahe Sicht von meiner Garage nach Osten ziemlich frei ist, ist sie nach Westen hin von Bäumen und Gebäuden versperrt, sodass schon deutlich vor 20:00 Schluss war.
Nur zwei Tage zuvor war es zumeist bewölkt, teilweise sogar sehr stark, sodass die angegebene elektrische Leistung binnen kurzer Zeit um mehr als einen Faktor 10 ab- oder zunahm. Das ist der generelle Nachteil bei Nutzung erneuerbarer Energien. Das Energieangebot kann sehr stark variieren und entspricht nicht immer dem, was man gerade braucht.
Ein trüber Wintertag
Nicht überraschend, aber dennoch geradezu erbärmlich ist der Verlauf der eingespeisten Leistung an einem trüben Wintertag. Maximal 30 W, meist deutlich weniger, und um 16:00 ist eh Schluss. Wie man weiter oben sah: Das war im ganzen Dezember mehr oder weniger so; und im November war es auch nicht viel besser.
Beitrag zur Energieversorgung?
Man sollte sich angesichts dieser Erfahrungen nicht der Illusion hingeben, wir basteln uns alle so ein Ding an den Balkon und versorgen damit das Land. Wenn zu einer solchen Zeit nun auch noch wenig Wind weht, fallen gleich beide EE-Quellen aus, aber die Industrie, die Haushalte, die Elektrofahrzeuge und die Wärmepumpen brauchen weiterhin Strom – in Zukunft nicht weniger, sondern mehr.
In Deutschland gibt es 40 Millionen Haushalte. Bei weitem nicht alle sind für solche Anlagen geeignet. Eine Million solcher Balkonkraftwerke, wenn sie alle unter ähnlichen Bedingungen betrieben werden wie meins, könnten eine elektrische Leistung von 0.6 GW abgeben – bzw. bis zu 0.8 GW, wenn die Leistungsgrenze pro Gerät von 600 auf 800 W steigt. Das wäre etwa die Hälfte der elektrischen Ausgangsleistung eines großen Kernkraftwerks.
Allerdings generiert das 1200 MW-Kernkraftwerk eine elektrische Energie von 1.2 GWh pro Stunde und 28.8 GWh pro Tag. Im Jahr, falls es 90% der Zeit am Netz ist, sind das 9460 GWh. Eine Million Balkonkraftwerke dagegen, selbst wenn jedes an einem guten Tag bis zu 6 kWh einspeisen sollte, kämen täglich nur auf maximal 6 GWh (meist deutlich weniger) und jährlich auf bis zu 700 GWh eingespeiste elektrische Energie. Das schafft das Kernkraftwerk in weniger als einem Monat.
Man bräuchte also mehr als 12 Millionen Balkonkraftwerke, nur um die Jahresproduktion eines einzigen 1200 MW-Kernkraftwerks zumindest theoretisch zu ersetzen. Das Problem bliebe aber bestehen, dass die Balkonkraftwerke den Strom vorwiegend um die Mittagsstunden der Sommermonate einspeisen und nachts gar nichts. Wie man es auch dreht und wendet, mehr als einen relativ kleinen Beitrag werden Balkonkraftwerke nie leisten. Aber eine gute Sache sind sie trotzdem, finde ich.
Energetische Amortisation
Es ist mir zwar ziemlich egal, ob ich mit meinem Balkonkraftwerk Geld sparen kann und wenn ja, wieviel. Es ist mir aber nicht egal, wie lange es dauert, um so viel elektrische Energie zu generieren, wie in die Herstellung der Anlage floss. Wie oben gesagt, rechne ich mit einem Jahresertrag von 650-700 kWh. Meine Balkonanlage hat Solarmodule mit monokristallinen Silizium-Solarzellen, einer Gesamtfläche von 3.9 qm und einer peak-Leistung von 870 W.
Dem steht der energetische Aufwand zur Herstellung der Solaranlage gegenüber. Da finde ich unterschiedliche Zahlen. Laut der umstrittenen, auf jeden Fall viel zitierten Schweizer Studie von Ferroni et al. (2017) wäre ein energetischer Aufwand “für die Herstellung von Solarpanels samt des Zubehörs” von 1300 kWh/qm anzusetzen. Da die Autoren deutlich bemüht sind, die laut Überschrift “verheerende Bilanz von Solarenergie” herauszustreichen, gehe ich davon aus, dass dieser Wert eher hoch als niedrig gegriffen sein dürfte.
Für meine Anlage wäre demnach also etwa 5050 kWh an Erstellungsenergie anzusetzen. Bei jährlich eingespeisten 650-700 kWh wäre meine Anlage also nach rund 7.5 Jahren amortisiert. Dies gilt unter Zugrundelegung dieser Zahlen, sowie der pessimistischen Annahme, dass die Herstellung seit 2017 nicht effizienter geworden ist. Wenn die Anlage 15 Jahre durchhält, habe ich damit 100% mehr elektrische Energie eingespeist, als sie gekostet hat. Naja, nicht ganz, Solarzellen lassen mit der Zeit nach. Der Hersteller gibt allerdings 30 Jahre Leistungsgarantie. Laut Datenblatt wird nach 15 Jahren ein Abfall der Effizienz auf 90-95% des Anfangswerts erwartet. Damit kann ich leben. Eine “verheerende Bilanz” sieht anders aus.
Mein ökologisches Gewissen ist in diesem Punkt ziemlich rein.
Nachtrag
Ich habe übrigens eine physikalisch interessante Beobachtung gemacht. Im Sommer, wenn die Sonne mittags hoch im Himmel steht, bewirkt Schleierbewölkung eine Verringerung der elektrischen Leistung. Natürlich nicht so viel wie dichte Bewölkung in geringeren Höhen, aber doch deutlich messbar. Jetzt im Winter, wo die Sonne niedrig steht, ist es umgekehrt. An klaren Tagen, so wie gestern (9.1.2024), gab meine Balkonanlage maximal deutlich unter 100 W ab. Heute (10.1.2024) dagegen wechselte sich Hochnebel mit klarem Himmel ab. Die produzierte elektrische Leistung war am höchsten (bis zu 170 W), wenn die Streuung in der Bewölkung für diffuses Sonnenlicht sorgte, das aus allen Richtungen zu kommen schien.
Danke für das erhellende Beispiel. Wenn man größere Flächen zur Verfügung hat , nebst E-Auto mit eigener Ladestation, dann muss man nur noch ausrechnen, mit wieviel m² man sein eignes Auto laden kann. Die Rechnung überlasse ich jetzt den anderen Mitkommentatoren.
Natürlich kann man eine beliebig große und leistungsfähige Anlage aufbauen, wenn man den Platz hat. Aber eine Balkonanlage kann man einfach kaufen, aufbauen und anschließen und sie dann anmelden, wenn gewisse Voraussetzungen gegeben sind. Für eine größere Anlage braucht man eine Genehmigung, was alles komplizierter macht.
Es gibt aus meiner Sicht zwei Sachverhalte. die mich bislang von einer solchen Anlage haben Abstand nehmen lassen:
Abgesehen von der Ökonomie ( … wäre meine Anlage also nach rund 7.5 Jahren amortisiert … , was eine Schätzung und eine Wette auf die Zukunft ist ), bleibt doch immer das Problem, dass bei aller Selbsterzeugung die vorhandene Netzinfrastruktur inklusive 24-7-Erzeuger erhalten bleiben ( und bezahlt werden ) muss, um auch in den Zeiten, wo vom Balkon oder Garagendach nichts kommt, immer noch Strom in der Steckdose zu haben. Auf absehbare Zeit werden wir noch Grundlast-KW haben, zu denen dann wechselnde Anteile WKA- und PVA-Strom kommen. Diese Grundlast-KW lassen sich nicht mit einem Schalter abschalten. Demzufolge müssten wir Energiespeicher oder -wandler haben, die im instationären Betrieb laufen und so die Überschüsse aus den EE-Erzeugern speichern bzw wandeln können. Sollten wir dann ( irgendwann ) mal EE-Strom im Überschuss haben, können wir die gewandelten/gespeicherten Überschüsse nutzen, um “Notstromaggregate” in Zeiten von EE-Flauten zu betreiben, aber auch diese sind nicht mit Fingerschnipsen im Volllastbetrieb.
Der zweite Punkt betrifft den kleinen Nebensatz mit “Genehmigung”, vielleicht meine persönliche Macke, aber …
Zur Zeit müssen sämtliche Anlagen ( inklusive Akku und Notstromgeräte ) im “Marktstammdatenregister” der Bundesnetzagentur “angemeldet” werden, auch solche, bei denen der Betreiber keinen Strom ins allgemeine Netz einspeisen will. Und wenn er denn einspeisen wollte, so wäre das doch eher eine Verhandlung mit dem lokalen Versorger, denn mal abgesehen von den finanziellen “Vorteilen” eines vorhandenen und dann rückwärts laufenden Ferraris-Zählers möchte der Einspeiser doch sicherlich “seinen” Strom vergütet haben – und das Geld kommt ja nicht vom “Marktstammdatenregister” oder der Bundesnetzagentur, sondern vom Versorger. Diese bürokratische Konstruktion sehe ich für professionelle Einspeiser als brauchbar, wobei man auch da fragen kann, bei welcher MWh-Zahl das Profitum beginnt oder was wiederum eher eine Verhandlung mit dem lokalen Versorger nötig macht, was die Netzkapazität angeht. Für eine häusliche Anlage auf dem Dach sehe ich das nur noch als Bürokratiemonster, als Datenbeschaffung um ihrer selbst willen, ohne wirklichen Nutzen für die Gesellschaft oder Wirtschaft.
Der von mir angegebene Zeitraum von 7.5 Jahren gilt für die energetische Amortisierung und ist auch da als Maximalwert zu verstehen.
Der von mir angegebene Zeitraum …
Leider ist unsere reale Welt nicht allein von technischer Sichtweise gesteuert.
Einer so allgemein gehaltenen Aussage kann man zwar nicht widersprechen, was aber nichts daran ändert, dass ich aufgrund der mir vorliegenden Daten sehr wohl eine belastbare Aussage zu einem so eng umrissen Thema wie der energetischen Amortisation meiner Balkonanlage machen kann.
Für eine Einzelperson/einen Einzelhaushalt ist die energetische Amortisation – aus meiner Sicht – von untergeordneterem Interesse als die finanzielle Amortisation. Ich habe mich schon seit -zig Jahren mit dem Thema “eigene Energieerzeugung” beschäftigt, sehe durchaus, dass ich sparen kann, wenn ich die finanzielle Seite quasi als “Hobby” betrachte oder ich es um der Überzeugung willen mache, aber insgesamt ist die eigene Energieerzeugung übers Jahr immer zu wenig zum Leben und zu viel zum Sterben, wie man so sagt. Ohne die Gesellschaft und die Netzwerke ( auch im ganz allgemeinen Sinn ) können wir unseren gewohnten Standard nicht halten.
Wenn ich mir die gesamte aktuelle Situation in Deutschland in Bezug auf das, was man so gerne “Ernergiewende” nennt anschaue, weiß ich nicht, ob ich lachen oder weinen soll, wenn ich die vielen euphorischen Sätze über Haus- oder Balkon-PVA, über Akku-Speicher, BEV, H₂-Brennstoffzellenautos, Luft-Wasser-WP, Elektrolyseure und H₂-Pipelines lese. Sicher, es funktioniert alles, aber zu einem großen Zusammenspiel reicht es hinten und vorne nicht.
Was den ersten Absatz Ihres Kommentars angeht: Es mag sein, dass den meisten Leuten das Geld wichtiger ist als die von ihnen erzeugte Umweltbelastung. Bei mir ist das halt anders.
Was Ihre übrigen Ausführungen angeht, hier und in Ihren vorherigen Kommentaren, so frage ich mich, ob Sie den Blog-Artikel überhaupt gelesen haben. Hinweis: Es gibt da einen Abschnitt mit der Überschrift “Beitrag zur Energieversorgung”, bei dem sogar vorgerechnet wird, wie gering der Beitrag solcher kleinen PV-Anlagen bleibt. Zudem lege ich dar, wie groß (und damit wie problematisch) der Unterschied zwischen der Energieausbeute übers Jahr und über den Tag wird.
Ich finde es bemerkenswert und auch gut, wenn Leser die Zeit finden, ausführlich zu kommentieren. Aber man sollte sich auch die Zeit nehmen, überhaupt erst einmal zu lesen, was man da kommentiert.
Ja, der Tagesverlauf der Energierzeugung über den hier berichtet wird ist letztlich der Grund, dass Solaranlagen so stark von Batterien profitieren, denn ohne Batterie erzeugt man um den Mittag herum zu viel Strom. Doch Batterien können die saisonalen Schwankungen nicht ausgleichen. Deshalb muss ein Land wie Deutschland wenn schon Windenergie nutzen und nicht Solarenergie. Zumal Deutschland im Winter mehr Windenergie hat als im Sommer. Allerdings hat Windenergie Produktionsschwankungen im Bereich von vielen Tagen oder gar Wochen, da Windflauten recht lange anhalten können. Es braucht also eine gewaltige Menge an Batterien um ein Land, das auf Windenergie setzt unterbruchsfrei online zu halten. Deutschland hat allerdings eine Alternative: es kann/muss bei wochenlanger Windflaute einfach seine Kohlenkraftwerke vorübergehend hochfahren. Die wären am Schluss nur noch zur Absicherung nötig. Ein wesentlicher Teil der nötigen Batteriekapazität um kurzfristige Produktionsschwankungen der Windenergie auszugleichen könnte irgendwann von den Batterien der Elektrofahrzeuge stammen – dann nämlich, wenn der ganze deutsche Fahrzeugpark elektrifiziert ist.
Umweltschutz hin, Umweltschutz her, muss man möglicherweise doch wieder auf Wasserkraft zurückgreifen, um die Energieversorgung zum einen sicherer und stabiler zu machen, und zum anderen auch weiter zu diversifizieren, insbesondere im Hinblick auf die mögliche Problematik der Batterien (wo kommen die notwendigen Materialien her? wie sicher sind die Batterie? wie geht man mit den Batterien um, wenn diese ihre Lebensdauer erreicht haben?)?
Neben klassischen Stauwerken gibt es ja auch Laufwasserkraftwerke und die Pumpspeicherkraftwerke (die momentan unter anderem wegen der Pflicht zur Zahlung einer doppelten Stromdurchleitungsgebühr in ihrer Rentabilität benachteiligt werden).
Wie man am Fall des geplanten Pumpspeicherwerks bei Atdorf sieht, ist neben finanziellen Nachteilen auch mangelnde lokale Zustimmung ein Problem, denn in Deutschland ziehen sich Genehmigungsverfahren leicht mal in große Längen.
Selbst wenn es diese Probleme nicht gäbe, hätten wir in Deutschland meines Wissens immer noch nicht annähernd die Kapazität, um auf diesem Weg eine längere Dinkelflaute zu überbrücken. Vielleicht kämen wir so über eine windstille Nacht, aber das reicht nicht.
Ob es nun lokale Vorbehalte gegen Windkraftanlagen, Freiflächenphotovoltaikanlagen, Wasserkraftwerke oder was auch immer gibt. Wichtig ist doch, dass es einen breiten Mix an Produktionsmöglichkeiten für Strom gibt. Und Wasserkraft ist halt eine Möglichkeit. Und sie ist halt für die kontinuierliche Produktion großer Mengen Strom nutzbar.
Was da in Atdorf los ist werde ich mal recherchieren. Nur soviel, wenn die Beschwerden vom Kaliber sind, die Fichte unter der ich mein Fahrrad abstelle muss weg, weil sie mein Fahrrad verklebt (wirklich, heute zu hören bekommen), dann sind diese Beschwerden nicht ernst zu nehmen).
Zur Ergänzung könnte man noch ein kleines Windkraftwerk auf dem Dach montieren.
Jene Energiemenge, die man nicht verbrauchen will, und die man nicht in das
Stromnetz einspeisen darf, könnte man in einem Akku speichern.
Dafür sollte man sie schon vor dem Wechselrichter abzweigen.
Es gibt Erweiterungen der Balkonkraftwerke mit Speicherbatterien vor dem Inverter. Die führen aber zu einem mindestens doppelt so hohen Anschaffungspreis und dürften die energetische Amortisierung in weite Ferne schieben.
Bin seit Herbst als Energieversorger bei der Bundesnetzagentur gemeldet. Nach Analyse meines Verbrauchs und der baulichen und optischen Situation mit einem einzigen Modul als 400W-Steckersolargerät suf dem Carport. Ein nicht unerheblicher Aufwand ging in eine sturmfeste Errichtung. Was in den Sets da mitgeliefert wird ist zwischen unbefriedigend und mangelhaft, während Module und Wechselrichter eher brauchbar sind. Habe einen eigenen Zähler mit eingebaut der mir Teigtasche dass selbst jetzt, ohne direkten Sonnenschein, 50 W kommen, genug für Fritzbox und ein paar Standby-Verbraucher.
Gerne hätte ich noch einen Akku genutzt, schon wegen der Chance eines Inselnetzes bei Netzausfall, aber hier ergab die Abschätzung eine Amortisation gerade zu Ende der Lebensdauer des Akkus und vielleicht auch meiner.
Auch wenn ich als Energieversorger kein Kraftwerk entbehrlich mache trage ich doch zur Ressourcenschonung bei und bekomme mein Invest in ca. 5 Jahren zurück.
PS. Kleine Windkraftanlagen scheinen deutlich teurer und problematischer zu sein als PV-Anlagen. Der Ertrag ist oft mau, wenn man nicht auf einer Nordseeinsel oder einer Bergkuppe wohnt, die Lebensdauer ist kürzer, es gibt Probleme mit Sschwingungen, und ohne fachkundige Hilfe sollte man es nicht angehen.
Ich muss ja gestehen: Bevor ich mich irgendwann an 800 W heran traue, soll erst einmal ein Elektriker meine Leitungen durchchecken. Und falls die einen zu geringen Querschnitt haben (mein Haus ist 23 Jahre alt), lasse ich vorsichtshalber die Finger davon. Denn es gibt maximal einen Stromkreis, dem ich das überhaupt zumuten würde.
Ein eigener Endstromkreis käme für mich nur bei einer größeren Anlage in Betracht, aber da schlagen einige Hersteller/Installateure schon die Hände über dem Kopf zusammen, weil nur das Dach in Frage käme. (Ein Titanzink-Tonnendach mit für PV-Anlagen etwas ungünstiger Wärmeleitfähigkeit.)
Na, 800 W sollten wohl kein Problem sein. Jeder anständige Föhn zieht doch schon mehr als das.
Ute hat da nicht unrecht. Der Stromkreis wird jetzt von 2 Seiten gespeist, ist aber unter Umständen nur für die Absicherung der Netzseite geeignet. 800W könben eben doch noch mal 4A zusätzlich bringen. Eventuell die Netzsicherung eine Nummer verkleinern.
Es wundert mich etwas, dass in einem nur 23 Jahre (!) alten Haus die elektrische Anlage schon in einem so gefährlich desolaten Zustand ist (auch damals gab es meines Wissens durchaus strenge und ausführliche Bauvorschriften), aber generell gibt es natürlich sicher viele Gebäude und Wohnungen, bei denen aus diversen Gründen so eine Anlage nicht installiert werden kann. Angefangen bei solchen, die einfach keine länger sonnenbeschienenen Flächen aufweisen.
Ich will auch niemandem etwas anschnacken (wie man bei uns zu sagen pflegt). Mein Artikel ist für die, die sich für eine solche Anlage interessieren und mit meinen Erfahrungswerten etwas anfangen können.
Von desolatem Zustand kann keine Rede sein. Wie kommen Sie auf die Idee, dass ich den dann nicht längst hätte beheben lassen? Mache ich in meinen seltenen Kommentaren etwa den Eindruck, lebensmüde zu sein?
Ich bin einfach nur vorsichtig, und zwar deswegen: https://winfuture.de/news,137263.html
Denn wenn ich schon ein Balkonkraftwerk habe, möchte ich die gewonnene Energie zu Spitzenzeiten natürlich auch für größere Verbraucher nutzen können. Zum Beispiel den Wäschetrockner. Dank Home Office und vorprogrammierbarer Geräte kein Problem.
Nur habe ich wenig Lust, mir dabei die Hütte abzufackeln oder meine Leitungen überdurchschnittlich schnell zu verschleißen.
In einigen anderen europäischen Ländern haben die Häuser von vornherein Leitungen mit dem passenden Querschnitt für 800er-Anlagen. In Deutschland aber nicht unbedingt. Das ist alles.
Ich bitte um Entschuldigung wegen des Missverständnisses.
Genau den verlinkten Artikel hatte ich im Frühjahr auch gelesen, als ich meine Anlage beschaffte. Daraufhin habe ich mir meinen Sicherungskasten genau unter die Lupe genommen. Herd und Wasserboiler funktionieren mit Drehstrom und sind ohnehin getrennt abgesichert. Die Waschmaschine hat auch ihren gesicherten Stromkreis, aber es stimmt, wenn da jetzt auch noch ein Trockner dranhängen würde, könnte es eng werden. Ebenso in der Küche, wenn Toaster, Wasserkocher und Backofen gleichzeitig unter Vollast laufen.
Wieso ein Akku noch vor dem Inverter die Situation entschärfen sollte, wie im Artikel behauptet, war mir schon im Frühjahr unklar und ist mir inzwischen nicht klarer geworden. Wenn leistungshungrige Verbraucher laufen, dann würde in diesem Moment doch der Speicherakku nichts abbekommen und alles ins Hausnetz eingespeist werden. Es könnte dann doch nach wie vor so sein, dass der betreffende Stromkreis überlastet wird.
Ich stimme dem Artikel allerdings darin zu, dass die Spitzenleistung wohl auch im besten Fall näher an 600 als an 800 W liegen wird. Der hier gezeigte Tagesverlauf (siehe Artikel) bezieht sich auf den ertragreichsten Tag im Jahr. Dass das ohne Leistungsbegrenzung Werte nahe 800 Watt geworden wären, erscheint mir unwahrscheinlich.
@Hauptartikel
„Bei jährlich eingespeisten 650-700 kWh ….. Der Hersteller gibt allerdings 30 Jahre Leistungsgarantie. Laut Datenblatt wird nach 15 Jahren ein Abfall der Effizienz auf 90-95% des Anfangswerts erwartet.“
Wenn Sie entsprechend auf 30 Jahre 600 kWh pro Jahr rechnen, dann sind das über die gesamte Lebensdauer 18.000 kWh. Bei einem Anschaffungspreis von 800 € kommt man dann auf 4,44 ct / kWh. Bei Privatverbraucherpreisen von um die 30 ct / Kwh unschlagbar günstig. Wobei natürlich der ins Netz eingespeiste Strom ein Geschenk an die Versorger sein kann. Aber Ihnen geht es ja nicht ums Geld.
Und solange es noch nicht so viele PV-Anlagen gibt, dann kann der eingespeiste Strom direkt von den anderen Stromkunden in der Nähe genutzt werden. Speicher machen dann noch keinen Sinn. Erst wenn fast jede geeignete Fläche genutzt wird, dann machen auch eigene Speicher Sinn. Und wenn dann z.B. Lithiumbatterien in vielleicht 5 oder 10 Jahren nur noch halb so viel kosten wie jetzt, dann könnte es sich finanziell und energetisch lohnen, eine PV-Anlage mit eingebautem Speicher anzuschaffen. Und je größer, desto besser.
@Holzherr 02.01. 01:07
„Deshalb muss ein Land wie Deutschland wenn schon Windenergie nutzen und nicht Solarenergie.“
Klar ist Windenergie in Deutschland ertragreicher, aber Sonnenenergie liefert zu anderen Zeiten, und beides kann sich deswegen durchaus ergänzen. Außerdem stören Windräder so manchen, und PV-Anlagen eher wenig. Es kann auch sein, dass PV die nächsten Jahre schneller billiger wird als WKA.
So oder so, im Moment und die nächsten Jahre macht jeder Zubau Sinn. Die Altkraftwerke stehen, und liefern Backup. Batteriespeicher in E-Autos und später Wasserstoff werden dann erst mit wesentlich weiterem Zubau der klimaneutralen Primärenergieproduktion aktuell.
Was jetzt schon in jedem Fall sehr hilfreich ist sind neue Stromtrassen und noch mehr Offshore-Windparks. Je weiträumiger die erneuerbaren Quellen vernetzt sind, desto mehr ergänzen sie sich gegenseitig, und erfordern entsprechend weniger Speicherkapazitäten, bzw. reduzieren immer mehr die Laufzeiten der Backupkraftwerke.
Ich bin mir nicht sicher, ob hier nicht doch mehr Fahrradverkehr und autonom fahrende Sammeltaxis in Zukunft sehr viel besser wären, als dass dann irgendwann jeder sein eigenes E-Auto hat. Anstreben würde ich das jedenfalls nicht. Wenn es unvermeidlich ist, und die Menschen weiterhin ihr Statussymbol vor der Tür wirklich brauchen, dann ist das so. Speichern ginge jedenfalls auch anders.
Insbesondere würden die frei werdenden Mittel an Geld, Arbeitskräften und Rohstoffen jede Menge Möglichkeiten bieten, wenn der Bestand an Privatautos deutlich kleiner würde. Und so würde in den Städten zudem noch reichlich Platz frei.
In einigen Jahren könnten durchaus Natrium-Ionen-Batterien für stationäre Anwendungen wie Wohnhäuser eine preiswerte und umweltfreundliche Alternative darstellen. Die Energiedichte wird bei Natrium nie so hoch sein wie bei Lithium. Aber wenn die Batterie nicht in einem Fahrzeug ist, wird die Leistungsdichte weniger wichtig.
Für so kleine Anlagen wie hier besprochen finde ich zwar Speicher absolut unnötig. Wenn es aber darum geht, ein Stromnetz mit hohem EE-Anteil alltagstauglich zu machen, muss man ein überzeugendes und konkurrenzfähiges Speicherkonzept haben.
Zitat: „Man sollte sich angesichts dieser Erfahrungen nicht der Illusion hingeben, wir basteln uns alle so ein Ding an den Balkon und versorgen damit das Land.“
Zustimmung. Und ich würde sogar noch einen Schritt weitergehen und sagen, dass privat erzeugte Solarenergie, frei ins Netz eingespiesen, gar nichts zur Versorgungssicherheit beiträgt und auch überhaupt keine Kosten auf der öffentlichen Seite einspart. Denn das öffentliche Netz muss ja eventuell sogar an den unregelmässig eingespiesenen Strom angepasst werden und das öffentliche Netz muss trotzdem jederzeit damit rechnen, dass überhaupt nichts eingespiesen wird, etwas was ja im Winter genau zu erwarten ist. All das verteuert die Infrastruktur.
Ganz etwas anderes wäre es aber, wenn echte Stromselbstversorgung entstehen würde und ganze Gemeinden oder Siedlungen sich auutonom mit der benötigten Energie versorgen würden. Das wäre dann berechenbar und würde den öffentlich vorzuhaltenden Strom verringern. Nur ist das absolut nicht zu erwarten, denn selber produzierter erneuerbar Strom schwankt nun mal und wenn man die Wahl zwischen Speicherung des Überschusses in einer eigenen Batterie und der Einspeisung hat, dann schneidet man selber mit der Einspeisung meist besser ab. Dann muss sich das öffentliche Netz darum kümmern, was mit dem eingespiesenen Strom passiert und wo der eventuell entsorgt wird.
Ergänzung. Hier ein Zitat aus dem mir im April zugeschickten „Energiemagazin“ der Stadt in der ich wohne: „
Übrigens: Der Ton im „Energiemagazin“ ist optimistisch und mir scheint ein Grund dafür ist, dass der Hinweis auf die Notwendigkeit von Anpassungen an die Erneuerbaren letztlich die Zustimmung der Bürger zu Netzanpassungen erhöht, denn fast alle Bürger haben eine positive Einstellung zu Erneuerbaren und etwas Gutes darf doch auch etwas kosten – oder nicht?
Also könnte man die Überlegung vertreten, dass Balkonkraftwerke mehr oder weniger rausgeschmissenes Geld sind, verbunden mit der unnötigen Verwendung natürlicher Ressourcen? Sie sind einzig da, den Egoismus einzelner zu befördern?
Wenn diese Balkonkraftwerke nichts zur Versorgungssicherheit beitragen, im Gegenteil, die Kraftwerke und notwendige Steuerungstechnik zum Ausgleich von nun höheren Lastspitzen entsprechend mehr Leistung zur Verfügung stellen müssen, dürften die Kosten für die Bereitstellung dieser Leistung höher werden als diese momentan schon sind?
Anders formuliert, es wäre alle Male sinnvoller, auf solche Spielereien (und ergänzende Maßnahmen wie Speicherbatterien) zu verzichten und besser auf Großanlagen zu setzen, die permanent die Grundlast bedienen, und da die kleinen Teilselbstversorger mit PV-Anlage wegfallen, auch Lastspitzen geringer ausfallen, für die dann die Großanlagen gewappnet sein müssen?
Kann mich allerdings bei diesem Gedankengang auch irren.
Die Befürchtung mit dem Auffangen der Lastspitzen halte ich für übertrieben. Dazu sind doch die betreffenden Strommengen nicht hoch genug. Ich habe dazu ja einige Berechnungen im Artikel.
Außerdem kann man das schnell selbst nachrechnen.
Nein, Balkonanlagen machen keinen großen Unterschied und das werden sie auch in der Zukunft nicht. Aber deswegen ist das dafür aufgewendete Geld noch nicht rausgeschmissen.
Ich fahre pro Jahr etwa 2000 km mit dem Fahrrad. Wenn ich das nicht täte, würde ich sicher etwas mehr Auto fahren. Die meisten Fahrten würde ich mit den Öffis absolvieren, aber einige eben schon mit dem Auto.
Habe ich nun mit meinem Fahrrad die Welt gerettet? Natürlich nicht. Was ich damit an Emissionen (Abgase, Partikel und Lärm) vermieden habe, macht deutschlandweit vernachlässigbar wenig aus. Aber ich habe damit unzweifelhaft Emissionen vermieden, und das ist allemal besser, als sie nicht zu vermeiden.
@Holzherr 02.01. 19:03
„..dass privat erzeugte Solarenergie, frei ins Netz eingespiesen, gar nichts zur Versorgungssicherheit beiträgt und auch überhaupt keine Kosten auf der öffentlichen Seite einspart.“
Es spart aber doch ganz konkret die Brennstoffe ein, und wenn das Gas ist, dann ist das derzeit sogar viel Geld.
„…wenn man die Wahl zwischen Speicherung des Überschusses in einer eigenen Batterie und der Einspeisung hat,…“
Hier kommt dann noch die Option Wasserstoff dazu. Sind wir so weit vorwärts gekommen, das relevante Mengen nicht mehr gespeichert werden können, weil alle Speicher voll sind, dann kann man eben anfangen, Wasserstoff aus den Überschüssen zu machen. Den kann man transportieren, begrenzt auch speichern, etwa in der Industrie oder für Mobilität vielfältig einsetzen und damit auch in Mangelzeiten wieder Strom herstellen. Auch kann man mit dem Wasserstoff Kraftstoffe etwa für Flugzeuge herstellen, und diese dann nochmal transportieren und in Tanklagern speichern.
Das reicht am Ende auch als komplettes saisonales Backup, wobei das durchaus Zeit hat. Wenn die verbliebenen fossilen Kraftwerke nur noch gelegentliches saisonales Backup machen, dann haben wir unser Problem schon zu 90% oder 95% gelöst.
@Tobias Jeckenburger (Zitat):“Sind wir so weit vorwärts gekommen, das relevante Mengen nicht mehr gespeichert werden können, weil alle Speicher voll sind, dann kann man eben anfangen, Wasserstoff aus den Überschüssen zu machen“
Gegen Wasserstoff wo er nicht absolut notwendig ist (in der Chemie etwa) spricht sehr vieles:
1) Es gibt heute keine Wasserstoffwirtschaft und Elektrolyseure etwa sind sehr teuer. Bis sich eine funktionierende Wasserstoffwirtschaft auf hohem Niveau ausgebildet hat muss man wohl bis 2050 warten.
2) 60% bis 70% der erzeugten Energie geht verloren, wenn man Wasserstoff als Speicher einsetzt.
3) Wasserstoff ist ein gefährlicher Stoff. Wasserstoff etwa für das Heizen von Häusern einzusetzen ist schon von der Gefahr her eine falsche Idee.
Fazit: Wenn immer es eine Alternative zu Wasserstoff gibt, sollte man die Alternative wählen. Eine gute Alternative sind Fernleitungen für Strom in Form von Hochspannungsgleichstromleitungen wie sie heute schon in China über 2000 und mehr Kilometer eingesetzt werden um etwa den Strom des 3-Schluchtenkraftwerks in China zu verteilen.
Die Balkonkraftwerke werden ja schon beworben. Und je mehr sich dieser Trend fortsetzt, desto preisgünstiger werden die Anlagen.
Herr Khan Sie sind ein Trendsetter !
Nochmal zu den E-Autos. Bei uns in Halbhöhenlage hat schon jeder 10. Parker ein E am Nummernschild. Und ….auf dem Dach eine Solaranlage. Also für die Besserverdienenden ist das schon Standard.
@Holzherr 02.01. 19:03
„Gegen Wasserstoff wo er nicht absolut notwendig ist (in der Chemie etwa) spricht sehr vieles…“
Wenn man aus Stromüberschüssen über das ganze Jahr verteilt Wasserstoff herstellt, kann man auch erstmal nur die Industrie damit versorgen. Ob man dann doch noch mehr damit macht, das wird sich wohl noch zeigen.
Ich kann mir auch vorstellen, dass jeder, der eine Gasleitung hat, dass der neben einer elektrischen Wärmepumpe auch einen kleinen Elektrolyseur und eine kleine Brennstoffzelle zusätzlich in die Heizung integriert hat. Die Abwärme von beidem kann dann zu Heizung und Warmwasser beitragen.
So können dann die Haushalte in Überschusssituationen Wasserstoff ins Leitungsnetz einspeisen, und in Mangelsituationen Wasserstoff aus dem Leistungsnetz ziehen, und den entsprechend so hergestellten Strom nicht nur selber nutzen, sondern wiederum ins Stromnetz einspeisen.
Beides würde tagelang mit kleiner Leistung laufen, und ein paar 100 W könnten schon reichen, um Überschüsse zu verwerten oder eben Backup zu liefern. Sicher wäre es eine Kostenfrage, ob sich das lohnt.
„Wasserstoff ist ein gefährlicher Stoff. Wasserstoff etwa für das Heizen von Häusern einzusetzen ist schon von der Gefahr her eine falsche Idee.“
Wenn es anders nicht sicher genug ist, kann man Zähler, Elektrolyseur und Brennstoffzelle notfalls auch im Freien unterbringen. Die Chemieindustrie kommt jedenfalls auch mit der Gefahr klar, die von Wasserstoff ausgeht.
„Bis sich eine funktionierende Wasserstoffwirtschaft auf hohem Niveau ausgebildet hat muss man wohl bis 2050 warten.“
Das ist klar, das wäre praktisch erst die letzte Maßnahme, dann wäre aber die Energiewende komplett. Finden wir bis dahin z.B. billige Langzeitbatterien, dann brauchen wir auf jeden Fall eher wenig Wasserstoff. Wieviel Wasserstoff dann genau genutzt wird, scheint mir eine derzeit offene Frage zu sein.
Man kann immer schnell Sachen hinschreiben, die “auch noch eingebaut“ sein sollten, aber werden Strom und Heizung damit auch noch bezahlbar sein?
Auch die Bereithaltung konventioneller Kraftwerke für Dunkelflauten hat für sich bereits das Zeug zum.Show-Stopper. Die müssen nämlich den gesamten Stromverbrauch des Landes abdecken, wenn sich auf der Speicherseite nicht noch ganz, ganz massiv etwas tut.
Wie soll das finanzierbar sein, wenn so große Kraftwerkskapazität (wir reden von deutlich über 200 GW, Tendenz steigend) bereitgehalten und dann nur einige Wochen im Jahr genutzt wird?
Die Akkus der E-Fahrzeugflotte als Puffer nutzen? Prima Idee, aber erstens sind die schnell leer, und dann? Zweitens werden Fahrzeugbesitzer schnell auf den Trichter kommen, einfach den Stecker herauszuziehen, wenn die Dunkelflaute eingetreten ist. Im Ernstfall ist jeder sich selbst der nächste.
Alles nicht mehr ganz so einfach, wenn es um die konkrete Lösung geht und auch mal was gerechnet werden muss.
Zum Thema Wasserstoffbedarf:
Googeln hilft: —> Click
Zitat: “Auch die Bereithaltung konventioneller Kraftwerke für Dunkelflauten hat für sich bereits das Zeug zum.Show-Stopper. Die müssen nämlich den gesamten Stromverbrauch des Landes abdecken, wenn sich auf der Speicherseite nicht noch ganz, ganz massiv etwas tut.“
Genau das aber plant Deutschland: die Bereithaltung konventioneller Kraftwerke für Dunkelflauten nämlich. Der Bau von Gaskraftwerken wurde sogar bereits beschlossen. später sollen sie auf Wasserstoff umgestellt werden. Zitat aus Wasserstoff-Kraftwerke: Hier sollen sie in Bayern entstehen
Fazit: Deutschland aber auch die Schweiz haben entweder bereits schon fossile „Reservekraftwerke“ gebaut oder sie planen es. Deutschland will diese Gaskraftwerke später mit Wasserstoff betreiben.
International allerdings (z.B. von den USA) wird eine leicht andere Strategie verfolgt, nämlich der Einsatz von Billigbatterien um auch tagelange Flauten zu überbrücken. Gedacht wird an Grossaggregate von Flowbatterien und vielleicht auch von Eisenbatterien, die zwischen oxidiertem Eisen (Rost) und nicht oxidiertem Eisen hin-und her zyklen. Siehe dazu Multi-day storage, the pathway to a clean, reliable and secure grid
Und warum fühlen Sie sich angegriffen, wenn ich zu Ihrem Artikel meine Gedanken darlege?
Ich denke, der Hinweis darauf, dass man vor dem Kommentieren den Artikel gelesen haben sollte, ist angemessen und hinnehmbar.
Dem ist nicht zu widersprechen. Aber gerade da ich den Artikel gelesen habe, habe ich meinem Kommentar dazu geschrieben.
@Michael Khan 03.01. 20:07
„Wie soll das finanzierbar sein, wenn so große Kraftwerkskapazität (wir reden von deutlich über 200 GW, Tendenz steigend) bereitgehalten und dann nur einige Wochen im Jahr genutzt wird?“
Die Altkraftwerke abreißen scheint mir auch nicht mehr Sinn zu machen. Wenn man die Kraftwerke erstmal stehen lässt, dann kann das so teuer auch nicht sein. Solange wir nicht die erneuerbaren Kapazitäten und alternativen Speicher haben, sehe ich keine günstigere Lösung, als eben die Altkraftwerke bereit halten, dass sie Backup leisten können.
Fernstromleitungen kann man auch noch verlegen, und wenn das mit den Natriumbatterien was wird, umso besser. Wenn man dann irgendwann die alten Kraftwerke als Backup wirklich nicht mehr braucht, kann man sie immer noch abreißen.
Dann gibt es noch die Idee, die alten Kraftwerke umzubauen. Statt Heizkessel hat man dann einen Hitzespeicher, den man mit Stromüberschüssen aufläd. Wenn das Kraftwerk Strom liefern muss, dann kommt die Hitze zur Dampferzeugung aus dem Hitzespeicher. Turbine, Generator, Kühltürme und Netzanschluss kann man so weiter nutzen.
Wenn das am Ende doch alles ziemlich teurer wird, dann hilft es letztlich immer, wenn wir unseren Konsum überprüfen. Das wäre sowieso schon eine Möglichkeit, wie das mit der Energiewende deutlich schneller gehen kann. Das verringert sofort die Emissionen, reduziert die Ausbauziele der Energiewende und macht mehr Mittel an Geld, Arbeitskräften und Rohstoffen für den Umbau frei.
Wir müssen auch gucken, dass wir hinreichend regenerative Primärproduktion haben, bevor wir voll in die Elektromobilität und die Wärmepumpenheizungen einsteigen. Das hilft ja auch relativ wenig, wenn wir das dann noch zu großen Teilen mit fossilem Strom abdecken müssen, und uns ein dickes Problem mit den Kapazitäten an weiträumig kalten Wintertagen einhandeln.
Wenn man überschüssige Energie hat, dann ist die Wasserstoffherstellung
viel besser, als die Energieerzeuger abzuschalten.
Die alkalische Elektrolyse hat einen Wirkungsgrad von ungefähr 70 Prozent.
Wasserstoff reagiert mit Kohlendioxid unter Freisetzung von Wärmeenergie
zu Methan CH4 (Erdgasersatz) oder Methanol CH3OH (leicht lagerfähiger Energieträger).
4 H2 + CO2 = CH4 + 2 H2O
3 H2 + CO2 = CH3OH + H2O
Karl Bednarik,
Solare Stromerzeugung ist jedem chemisch-wärmetechnischem Verfahren vorzuziehen. Die Verwendung von Flüssig CO2 erfordert sehr hohe Investitionskosten.
Neben der Balkonanlage sollte man in sonnenreichen Gebieten große Solarparks anlegen. In Südspanien wäre das möglich. Dann mit Gleichsstromleitungen nach Mitteleuropa.
Ich würde z.B. gern bei meinem Auto die Heckleuchten auf LED umstellen, ist aber nicht erlaubt. Also, ein Hindernis für eine radilale Energieeinsparung ist der deutsche Amtsschimmel.
Neumann
04.01.2024, 11:04 Uhr
Auch in Südspanien wird es mal dunkel …
Was Sie meinen, wäre ein PVA-Gürtel + HGÜ von Wladiwostok bis Cap Finisterre ( oder vielleicht parallel zur “Neuen Seidenstraße” ), unter der Voraussetzung, dass immer genug “für die im Dunkeln” übrig bleibt, nachdem die “am Licht der Sonne” ihren Bedarf gedeckt haben.
Hallo Neumann.
Flüssiges Kohlendioxid wird dafür nicht benötigt.
Das Kohlendioxid holt man sich mit einem stark
basischen Anionenaustauschpolymerharz, zum
Beispiel Marathon MSA, direkt aus der Luft.
—–
Bonusmaterial:
Biogas besteht ungefähr zur Hälfte aus Methan,
und zur Hälfte aus Kohlendioxid.
Bei der Umsetzung seines Kohlendioxidanteils
mit Wasserstoff zu Methan, stört das
schon vorhandene Methan überhaupt nicht.
Frage: Ist das beschriebene Verfahren geeignet für die großtechnische Anwendung? Z.B., einem landwirtschaftlichen Großbetrieb oder gar einem fossilen Kraftwerk nachgeordnet?
Das Problem bei Biogas, was der direkten Einspeisung in einen Motor oder eine Feuerungsanlage entgegensteht, ist der hohe Wasseranteil. Wie kriegt man das Biogas möglichst energieeffizient trocken?
Hallo Herr Khan.
Wenn eine Wärmepumpe zu Verfügung steht, dann
ist eine Kühlfalle eine gute Methode um Wasserdampf
zu entfernen, und die Kondensationswärme zu nutzen.
Für die chemische Verarbeitung sollte man noch den
Schwefelwasserstoff mit Aktivkohle entfernen.
—–
Grundsätzlich sind diese Verfahren für die großtechnische
Anwendung geeignet, nur hat die chemische Industrie
bisher eher das Gegenteil gemacht, zum Beispiel den
Wasserstoff aus Erdgas und Wasserdampf hergestellt.
@Michael Khan 03.01. 20:07
„Zweitens werden Fahrzeugbesitzer schnell auf den Trichter kommen, einfach den Stecker herauszuziehen, wenn die Dunkelflaute eingetreten ist.“
Was gar kein Problem wäre. Eine Akkuladung hält meistens eine Woche, wenn die E-Autos dann in der Dunkelflaute wenigstens nicht mehr aufladen, dann brauchen wir dafür schon mal kein Extrabackup.
Solange wir noch ein Erdgasnetz haben, kann man auch Wärmepumpenheizungen mit einem Gasbrenner kombinieren. Reine Wärmepumpenheizungen brauchen gerade bei großer Kälte ganz besonders viel Strom. Wenn dann die Dunkelflaute auch noch mit großer Kälte zusammenfällt, braucht die reine Wärmepumpenheizung jede Menge Extrabackup.
Bei der Kombinierten Heizung geht dann einfach die Gasheizung an, und wir brauchen dann in dieser Situation gar kein Backup zu Heizzwecken. Immerhin kämen wir so immer noch auf 75% weniger Treibhausgase aus dem Gebäudeheizungssektor.
Zusammengenommen können wir also im wesentlichen mit dem Backup auskommen, dass wir derzeit schon in Betrieb haben. Teure Neubauten brauchen wir vorerst noch nicht.
So können wir uns auf jede Menge Zubau an Primärproduktion konzentrieren. Gleichstromfernleitungen, Natriumbatterien beim Endverbraucher, Elektroautos und die kombinierten Wärmepumpenheizungen kann man dann auch langsam anfassen.
Wasserstoff kommt so richtig erst später dazu. Und wieviel davon, werden wir dann sehen.
Ich bezog mich auf die Aussage in einem Vorkommentar, nach dem gerade die Nutzung der Autobatterien als Pufferspeicher angesprochen wurde. Das kommt in solchen Diskussionen immer hoch. Ich meine halt nur, ich bezweifele, dass man das überhaupt so annehmen kann.
Mit solchen Ideen würden Heizung und Strom wohl wohl schnell unbezahlbar werden.
Man sollte sich lieber von der unrealistischen Chimäre namens “100% EE” verabschieden und sich stattdessen überlegen, wie man möglichst schnell möglichst viel CO2-Ausstoß aus dem System herauskommt.
@Tobias Jeckenburger 04.01.2024 14:31
Was Sie da beschreiben, ist eine Hybridheizung, aber das wird wohl in der Regel andersherum realisiert als es bei Ihnen zunächst anklang: Im Haus ist schon ein Gasbrenner und der bleibt auch weiterhin in Betrieb. Man installiert aber ein Zusatzgerät – sei es eine Wärmepumpe, sei es ein solarthermischer Kollektor – das ebenfalls das Brauchwasser und den Heizkreislauf mit Wärme versorgt und damit dem Gasbrenner zur Hand geht und ihn in der warmen Jahreszeit sogar ganz ersetzt. Der Einspareffekt ergibt sich durch den verringerten Gasverbrauch.
@Bednarik 04.01. 04:43
„Die alkalische Elektrolyse hat einen Wirkungsgrad von ungefähr 70 Prozent. Wasserstoff reagiert mit Kohlendioxid unter Freisetzung von Wärmeenergie zu Methan CH4 (Erdgasersatz) oder Methanol CH3OH (leicht lagerfähiger Energieträger).“
So könnte man das Erdgasnetz erhalten, und auf Wärmepumpenheizungen setzen, die bei Dunkelflaute und großer Kälte auf einen Erdgasbrenner umschalten können.
So spart man sich auch den Umstieg von Methan auf Wasserstoff im derzeitigen Leitungsnetz, was ich mir recht schwierig vorstelle. Wobei natürlich eine Wasserstoffbrennstoffzelle beim Endverbraucher langfristig gesehen auch Vorteile hätte.
Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe liegt bei über 300 %. Wenn man also die Pumpe mit 1 KWh elektrischer Energie betreibt, dann liefert sie 3 KWh bzw. 3600 KJoule Wärmeenergie.
Die elektrische Energie gewinnen wir mit dem Balkonkraftwerk, die Wärmeenergie bekommen wir durch die Wärmepumpe.
In großem Maßstab kann eine Gemeinde das Grundwasser als Wärmequelle benützen oder sogar einen Teich, der im Falle eines Großbrandes der Feuerwehr als Wasserreservoir dient.
Man muss nur seine Phantasie einsetzen und die Verwaltung auf schnelle Genehmigungsverfahren trimmen.
Karl Maier,
ihre Idee ist gar nicht so abwegig. Karl V, der deutsch-spanische Kaiser behauptete von sich, bei ihm gehe die Sonne nicht unter. Auch die Chinesen wären erfreut, wenn man unter die Seidenstraße eine Stromtrasse legt. Da China 8 Zeitzonen vor Deutschland liegt und wir mit 8 Sonnenstunden rechnen , so haben wir rund 16 Stunden Sonnenlicht. Und damit 16 Stunden pro Tag elektrischen Strom.
Haben Sie auch die Proberechnung gemacht? Für die von der Wärmepumpe aufgenommene elektrische Energie werden 7000-8000 kWh pro Jahr angesetzt. Wenn Sie andere Zahlen gaben, immer her damit, aber ich bitte um Quellenangabe.
Bei meiner Balkonanlage gehe ich von 650-700 kWh pro Jahr aus. Wenn die Anlage 800 W abgeben dürfte und es kein Abschattungsproblem gäbe, dann vielleicht auch 750 kWh pro Jahr.
Also schon einmal nur ein Zehntel von der Energie, die die Wärmepumpe verbraucht. Na gut, dann also keine Balkonanlage, sondern 10 Mal größer, also 38 qm statt 3.8. Passt immer noch aufs Dach, also machbar?
Nun ja, nicht ganz, denn der elektrische Energiebedarf der Wärmepumpe fällt zum ganz überwiegenden Teil in den kalten, dunklen Monaten an, und dann produziert meine Solaranlage gerade mal bis zu 95% weniger als im Sommer.
So wird das wohl nichts; solche Strommengen kriege ich allein nicht produziert.
Rechnen Sie gern nach und weisen Sie mir einen Fehler nach, wenn Sie einen finden.
Was den Bau von Stromtrassen bis hin nach China angeht – mal abgesehen von der Tatsache, dass es in allen beteiligten Ländern auch gerade Winter ist, wenn bei uns Winter ist, die also dann wohl auch nicht gerade etwas abzugeben haben – hätte ich eigentlich erwartet, dass mittlerweile eingesehen wurde, dass es keine gute Idee ist, eine vollkommene, einseitige Abhängigkeit von allein möglichen anderen Ländern aufzubauen.
Ich muss Sie leider etwas enttäuschen, ich habe die PVA-Trasse von “Wladiwostok bis Cap Finisterre” nur deshalb genannt, weil doch häufig von einem Verbund in Nord-Süd-Richtung geträumt, dabei aber übersehen wird, dass es dann im Verbund überall +/- gleichzeitig dunkel ist, wo dann aber auch alle Strom beziehen wollen ( in diesem Fall würden die Chinesen auch um Strom von uns “bitten”, wenn es dunkel ist in China, hätten wir genug zu bieten? ). Bezogen auf die Investitionen und die energetischen Verluste einer solchen Strecke sollte vielleicht die Rechnung in Richtung Mikrowellentransport aus dem dauersonnigen Erdorbit dagegen gehalten werden.
Ich sehe es so:
Abgesehen von den Auswirkungen auf das Klima ist das “fossile Zeitalter” in spätestens 500 Jahren beendet, wenn alle Kohle, alles Öl und alles Erdgas verbrannt worden sind. Da ich annehme, dass “nachhaltig” einen Zeitraum länger als 500 Jahre für unsere menschliche Gesellschaft bedeutet, müssen wir uns nach einer Energiequelle umsehen, die nach heutiger Kenntnis länger liefert – und das ist nur die Sonne, direkt ( PVA, STA ) und indirekt ( WiKA, WaKA ) und Biomasse, unter Berücksichtigung, dass wir leben/essen und auch die Biologie leben lassen wollen.
Ich habe den Eindruck, dass wir entweder zu “großzügig” und damit viel zu einfach denken = unsere Wunschvorstellungen ungeachtet technischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Machbarkeit als morgige Realität ansehen oder dass wir viel zu sehr Tunnel-Denke anwenden, nach dem Motto “also bei mir geht das so …, und wenn das alle machen, …”
Es werden zu viele Worte gemacht und zu wenige Zahlen dazu genannt.
Daher ist der Artikel hier ein guter Anfang.
Michael Khan,
der lange Winter in Asien hat mich überezeugt. Es sollte ja kein politisches Projekt werden, mir ging es nur um die technischen Möglichkeiten.
Und mit dem Begriff Wärmepumpe sind ja nicht nur gegenwärtigen Lösungen gemeint, sondern den 2. Hauptsatz der Thermodynamik nur grundsätzlich anzuwenden.
Also, um die Sache zu einem Abschluss zu bringen, im Winter beziehen wir den Strom von einem Wärmekraftwerk.
Im Sommer beziehen wir den Strom von Solaranlagen und Windrädern.
Tut mir Leid, auch ihrem Abschluss kann ich nicht zustimmen. Ich denke, wir sollten erneuerbare (Wind, PV, Biomasse, Solarthermie, Geothermie, Wasser) immer nutzen, so weit wie technisch und kommerziell möglich und sinnvoll.
Nur halte ich es nicht für sinnvoll, ausschließlich auf EE zu setzen. Konventionelle und nach meiner Meinung auch nukleare Strom- und Wärmeerzeugung sollte durchgängig eine tragende Rolle spielen.
Auch sollte die Debatte über das Thema auf technischen und mathematischen Daten beruhen. Manche öffentlich diskutierten Vorschläge scheinen noch nicht einmal den ersten Hauptsatz der Thermodynamik anerkennen zu wollen.
Sie erwähnen in Ihrer Auflistung auch die Geothermie ( GTA ), die hatte ich glatt vergessen.
Aber in dem Zusammenhang, hat denn schon mal jemand ausgerechnet/abgeschätzt, was das für die Abkühlung der Erdkugel ( im Innern, Magnetfeld, Plattentektonik ) bedeuten würde, wenn wir auf absehbare Zeit unsere gesamte Energie aus der Geothermie decken wollen würden? Wie lange könnten wir das denn tun, vielleicht 4*10^9 Jahre, bis die Sonne sich aufbläht?
1200°C heißes Magma in Vulkanen oder im Erdmantel wäre technisch nach meiner Einschätzung auch nicht so unbedingt ein Problem für moderne Turbinenschaufel-/Brennkammer-Werkstoffe für Wärmetauscher …
@Michael Khan 05.01. 15:47 / 23:17
„Mit solchen Ideen würden Heizung und Strom wohl wohl schnell unbezahlbar werden.“
Ich denke mal nicht. Wenn ich meine Wärmepumpe um einen Gasbrenner ergänze, dann spart man nicht nur das Backup ein, dass man dann in Dunkelflauten nicht mehr braucht. Die Wärmepumpe kann auch kleiner dimensioniert werden, weil der Gasbrenner nicht nur bei Dunkelflaute übernehmen kann, sondern auch bei großer Kälte zugeschaltet werden kann. Je höher die nötige Heizleistung, desto größer ist das Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Vorlauftemperatur, und entsprechend niedriger ist der Wirkungsgrad und damit um so höher die nötige elektrische Leistung.
Und die maximale Leistung ist auch nur selten nötig, sie ist nur alle paar Jahre nur für wenige Tage erforderlich. Die Treibhausgase des Gasbrenners wären also entsprechend zu vernächlässigen.
Solange wir allerdings das nötige Dunkelflautenbackup in hinreichender Leistung stehen haben, dann braucht man den Gasbrenner nicht unbedingt. Wenn aber extra dafür neue Backupkraftwerke gebaut werden müssten, dann wäre das jetzt sehr teuer.
„Nur halte ich es nicht für sinnvoll, ausschließlich auf EE zu setzen. Konventionelle und nach meiner Meinung auch nukleare Strom- und Wärmeerzeugung sollte durchgängig eine tragende Rolle spielen.“
Tut sie ja, und die Übergangszeit bis zur völligen Klimaneutralität kann ja auch noch sehr lange dauern. Am Ende könnten auch relevante Mengen an CO2 z.B. in Wäldern, Mooren und Wiesen gebunden werden, und damit einen gewissen Spielraum auch für eine dauerhafte weitere Nutzung von fossilen Brennstoffen bieten.
Ich hätte auch gar nicht so viel gegen neue AKWs, insbesondere das Projekt mit den kleinen modularen Reaktoren, die von der Bauart her sicher sein können, finde ich durchaus interessant. Aber bevor die nicht getestet sind, und auch nicht klar ist, wie teuer das wird, bin ich da eher skeptisch.
In Finnland baut man schon ewig an an einem neuen Typ von Groß-AKW, mit allen denkbaren Sicherheitsmaßnahmen, und das Projekt dauert immer länger und wird immer teurer. Derweil Frankreich die Laufzeiten seiner alten AKWs inzwischen auf 60 Jahre verlängert hat.
Grundsätzlich spielen bei AKWs die Brennstoffkosten nur eine kleine Rolle, die Anlagen werden entsprechend vermutlich auch weiterhin Tag und Nacht über das ganze Jahr durchlaufen. Man könnte sie freilich mit Hitzespeichern kombinieren, dann wären sie eher eine willkommene Ergänzung zu den PV und WKA.
Dann gibt es noch die Endlagerproblematik. Wenn man das Plutonium aus den alten Brennstäben weitgehend extrahieren und wieder für neue Brennstäbe nutzen würde, wäre das Endlagerproblem sicherlich deutlich kleiner. Aber wie teuer das wiederum ist, weiß ich jetzt auch nicht. Noch steht der deutsche Atommüll, gesammelt in 50 Jahren, in Castoren verpackt in einfachen Hallen herum, und wartet auf bessere Zeiten.
Gerade in der Gaskrise wundert es mich, dass wir nicht unsere 3 letzten Atomkraftwerke nicht doch noch für einige weitere Betriebsjahre wieder flott gemacht haben. Bei den aktuellen Strompreisen wäre das durchaus vernünftig gewesen, finde ich.
Tobias Jeckenburger
06.01.2024, 15:51 Uhr
Aus meiner Sicht gibt es bei den häufig propagierten Luft-Wasser-WP in der kalten Jahreszeit auch noch das Problem mit der Vereisung des Verdampfers, was den Wirkungsgrad zusätzlich drückt. Die Kombi-Lösung WP für Sommer und Übergangszeit, Brennwert-Gastherme für den Winter ( BTW, könnte man nicht noch das warme Abgas der Gastherme mittels WP ausnutzen? ) finde ich auch gut – auf absehbare Zeit.
Wenn Sie aber K(ern)KW-Wärmeenergie in Hitzespeichern “einlagern” wollen, müssten Sie wohl den Wärmekreislauf heftig umkonstruieren, weil man die HT-Wärme ja parallel zu den Turbinen auskoppeln müsste und nicht erst aus dem Kühlturm. Mich wundert aber auch, warum im Umkreis von thermischen KW nicht km²-große Gewächshäuser stehen, die mit der NT-Wärme aus den Kühltürmen/dem Kühlwasser im Winter beheizt werden, wo man ja auch viel Strom braucht … für WP.
Nicht für den Balkon geeignet:
—–
Bisher hat man mit der Dampfreformierung den
Wasserstoff aus Erdgas und Wasserdampf hergestellt,
was zusätzliche fossile Energie verbraucht hat,
und auch noch Kohlendioxid freigesetzt hat.
CH4 + 2 H2O = 4 H2 + CO2 (wie oben, aber umgekehrt)
—–
Wasserstoff aus Erdgas zu gewinnen geht
auch ohne Kohlendioxidfreisetzung,
falls niemand auf die schlechte Idee kommt,
das entstehende Kohlenstoffpulver zu verbrennen: –> Click
CH4 = 2 H2 + C
—–
Ein Akku nur aus billigen Materialien,
an dem praktisch nichts altern kann –> Click
Die Pflanzen haben auf der Erde die Sonnenenergie, auf die kommt es an, sicher in Pflanzen , dann Kohle ,und Meerestiere, dann Erdöl gespeichert.
Man nennt das auch fossile Energie. Die Hauptsünde der Industriegesellschaft ist es, diese fossilen Energiespeicher aus Kostengründen zu nutzen.
Hier muss man ansetzen. Weg von der Verbrennung der Kohlenwasserstoffe.
Stattdessen muss man das CO2 der Luft herausfiltern, aber das ist sehr teuer.
Praktisch ist das keine Lösung. Überlassen wir das der Natur. Der Regen löst das CO2 zu H2CO3.
Methanpyrolyse
Man könnte den Kohlenstoff auch zu “Briketts” pressen und in den Braunkohletagebauen einlagern, dann mit Erde überdecken, damit nichts “anbrennt”.
@Karl Maier 06.01. 19:52
„BTW, könnte man nicht noch das warme Abgas der Gastherme mittels WP ausnutzen? „
Wenn das eine Brennwerttherme ist, dann ist das sehr wenig. Wenn man aber ein Abluftsystem hätte, dann könnte man die Abluft der Wohnung auch als Wärmequelle für die WP nutzen, das wäre schon mehr.
„Wenn Sie aber K(ern)KW-Wärmeenergie in Hitzespeichern “einlagern” wollen, müssten Sie wohl den Wärmekreislauf heftig umkonstruieren,…“
Umbauen ist hier nicht so einfach. Man könnte aber Turbine, Generator, Kühltürme und Netzanschluss von Altkraftwerken nutzen, und dann nur Hitzeerzeugung, Hitzespeicher und Dampferzeuger neu bauen. Das kann dann nicht nur nuklear erzeugte Hitze sein, das kann auch Müll, Holz oder sogar Kohle sein. Parallel dazu kann man den Hitzespeicher auch mit Überschussstrom aufladen, falls man mal soviel Überschuss hat, dass man den anders nicht mehr nutzen kann.
Der Wirkungsgrad ist dabei vergleichbar mit Wasserstoff, der wieder verstromt wird. Wenn man aber sowieso die Hitzespeicher hat, dann ist das sehr kostengünstig, hiermit auch Überschüsse zu verwerten.
Die Kohle ist freilich besonders CO2-reich, aber wir müssen die nicht bei Diktatoren einkaufen, und LNG-Gas ist begrenzt und teuer, und die Gasspeicher sind eher knapp. Dagegen lässt sich Kohle einfach auf Halde lagern. Falls mal ganz unerwartet sehr viel Backup gebraucht wird, warum auch immer, dann kann der Kohlekessel notfalls auch monatelang durchlaufen.
Es gibt auch wohl schon Solarthermiekraftwerke, die auch einen Hitzespeicher haben, und entsprechend auch bis in die Nacht eine geregelte Stromerzeugung erlauben. Das ist jetzt aber nichts für Mitteleuropa.
„warum im Umkreis von thermischen KW nicht km²-große Gewächshäuser stehen,..“
Dafür reicht vermutlich nicht der Bedarf an Gewächshäusern?
Ob hier Hitzespeicher sinnvoll sind, hängt freilich auch von der Frage ab, welche alternativen Speichermöglichkeiten zu welchen Kosten noch möglich werden. Als Hitzespeichermedium kommt flüssiges Salz, oder auch einfach Gesteinsschotter in Frage, der mit heißer Luft auf- und entladen wird.
Ich hatte meinen Beitrag eher als eine Art Gedankensammlung betrachtet, ohne in genaue Abschätzungen der Wirtschaftlichkeit zu gehen, weil ich denke, dass wir nicht genug Ideen sammeln können, in Analogie zur biologischen Evolution, was wir zur Energiegewinnung nutzen könnten. Viele Speichertechniken haben den Nachteil, dass die gespeicherte Energie quasi verdunstet, entweicht, abstrahlt, diffundiert, sich entlädt – was auch immer. Die Wirtschaftlichkeit zeigt sich dann später, ob die Idee “überlebt” oder nicht.
Bei der Gewächshausidee geht es mir nicht um die Quantität, sondern um die Qualität, um das Prinzip. Mir ist nicht bekannt, dass das ausgenutzt würde. Bei der Idee, das Abgas aus der Brennwerttherme zu nutzen, dachte ich nicht an eine WP im Abgasrohr, sondern daran, das Abgas mit der von der WP angesaugten Außenluft zu mischen, um deren Temperatur anzuheben, damit der Verdampfer noch bei ein paar Minusgraden nicht vereist. Ich habe gerade das Protokoll des Schornsteinfegers angeschaut, Abgas-T = 55°C, Taupunkt = 53°C. Leider ist kein Volumenstrom gemessen worden, ich könnte ihn in etwa aus dem Gasverbrauch ableiten – habe aber keine Lust dazu.
@Karl Maier 07.01. 23:45
„Ich habe gerade das Protokoll des Schornsteinfegers angeschaut, Abgas-T = 55°C, Taupunkt = 53°C“
Wenn das dann vom Wärmetauscher der Wärmepumpe auf 0° runtergekühlt wird, dann wäre das etwa 10% der Energie der eingesetzten Gasmenge. Kann man sicher mit Frischluft noch verlängern, und wenn man irgendwie noch Abluft aus den Wohnräumen dazu leiten kann, dann hat es die Wärmepumpe wirklich leichter, als bei einem reinen Außenluftbetrieb.
Ansonsten würde ich insbesondere wenn keine Bodensonden o. ä. möglich sind, und die Energie nur aus der Außenluft kommen kann, dann noch einen Gasbrenner bereit halten. Was dann eben vom Stromnetz her auch kein Extrabackup nötig macht, und dennoch die meiste Zeit regenerative Energie nutzen kann.
Es würde auch nicht viel bringen, den Backupstrom mit Erdgas zu produzieren, um dann zu Heizzwecken mittels Wärmepumpen dann doch nur Wärme zu erzeugen. Dann kann man auch gleich das Erdgas verbrennen, insbesondere wenn es auch noch recht kalt ist, man eine Altbauwohnung ohne Fußbodenheizung hat, und die Wärmepumpe entsprechend sowieso schon einen schlechteren Wirkungsgrad hat.
Und wie gesagt, den Extrakosten für den Gasbrenner steht eine kleiner dimensionierte Wärmepumpe entgegen. Je größer die Heizeinheit ist, desto eher bietet sich diese Kombilösung an.
@Tobias Jeckenburger 09.01.2024 00:27
Ich weiß nicht, ob es wünschenswert oder überhaupt technisch machbar ist, das Abgas des Gasbrenners noch weiter herabzukühlen. Das Wasser würde dabei herauskondensieren, was aufgrund der Verunreinigungen zu Korrosion führen dürfte. Schlimmer wäre es mit dem CO2, der eigentlich mit dem noch warmen Abgas aufsteigen und dann vom Wind verwirbelt werden sollte. Wenn das nun aber weiter abgekühlt wird, wo bleibt es dann? In Bodennähe am Standort der Wärmepumpe? Will man das?
@Michael Khan 09.01. 12:38
„Das Wasser würde dabei herauskondensieren, was aufgrund der Verunreinigungen zu Korrosion führen dürfte.“
Die aktuellen Gas-Brennwertkessel machen genau das. Dann wird in den Kamin ein eigenes Rohr für das Abgas verlegt, drum herum wird die Frischluft über den Kamin angesaugt und schon mal vorgewärmt. Das entstehende Kondenswasser wird in einem eingebautem Extrabfluss in die Kanalisation abgeführt.
„Wenn das nun aber weiter abgekühlt wird, wo bleibt es dann? In Bodennähe am Standort der Wärmepumpe?“
Wenn es windig ist nicht, und bei Gasfeuerungen ist auch eigentlich nur CO2 und Wasserdampf im Abgas vorhanden. Ansonsten ist das allerdings vermutlich ein Argument, hier nicht noch mittels Wärmepumpe auf 0° runter zu kühlen. Das Abgas sollte entsprechend immer noch etwas wärmer als die Außenluft sein.
Das Thema weitet sich aus …
Vorgeschichte: Ich bin seit langer Zeit auf der Suche nach Energie(formen), die im Standard “weggeworfen” werden … und dann stellt sich meistens heraus, dass der Aufwand größer als der Ertrag ist oder es eine solche Nischenlösung ist, dass es “vorne + hinten” nicht lohnt.
Ich habe ( leider ) Erfahrungen mit den Verdampfern von Kühlanlagen ( hier aber Luft-Wasser-WP ) bei T <5°C und kondensierender Atmosphäre – dann friert das Ding unvorteilhaft zu, was man bei einigen Handbüchern von Anbietern solcher Anlagen irgendwo ganz tief versteckt auch angesprochen findet – wenn man danach sucht.
Die Idee, das Abgas einer Brennwerttherme in den Ansaugbereich einer L-W-WP zu führen, enstammt auch einer anfangs erwähnten Suche, der Aufwand hält sich in Grenzen, man muss "nur" strömungstechnische Gegebenheiten ( nur kleine Druckdifferenzen zwischen Auslass und Einlass des Brenners ) einer solchen Therme bedenken und eben nur ein Abgasrohr zur WP legen.
Der WT der Gasbrennwerttherme hält das Kondensat ja auch aus.
Die angesprochene CO₂-Problematik ( Abgas in den Verdampfer ) ist keine, denn da ist ein Ventilator, der die Außenluft ansaugt, duchbläst und damit verwirbelt.
@Bausubstanz
Jetzt kommt es auch auf den Zustand der Bausubstanz an. Wenn wir eine Neubau haben, gut isoliert und abgedichtet mit Fußbodenheizung und Abluft/Frischluft-Wärmetauschern, dann reicht hier allemal eine Wärmepumpe ohne ergänzenden Gasheizung.
Bei einem Altbau ohne Isolierung und mit alten Heizkörpern sieht das ganz anders aus. Allein der Einbau einer Fußbodenheizung wäre schon vielfach teurer, als neben einer Wärmepumpe noch eine zusätzliche Gasheizung einzubauen. Eine komplette Isolierung und Abdichtung wäre noch viel teurer, das könnten sich viele Mieter überhaupt nicht leisten.
Dennoch macht es immer Sinn, hier auch eine kombinierte Heizung einzubauen. Die Wärmepumpe läuft dann problemlos, wenn es draußen zwischen +5°und +15° ist, und die Vorlauftemperaturen der Heizung noch unter 50° bleiben, und auch eine Wärmebeschaffung per Außenluft ist dann noch kein Problem.
Sobald es aber richtig kalt ist, übernimmt dann die Gasheizung. Und wenn Strommangel im Netz herrscht auch, das spart dann zusätzliche Backupleistung im Stromnetz ein. So bleibt auch wiederum mehr Backupkapazität für die reinen Wärmepumpenheizungen übrig.
Das könnte dann den Neubau einiger zusätzlicher Gaskraftwerke einsparen, und so ließe sich dennoch deutlich mehr PV- und WKA-Stromproduktion direkt zu Heizzwecken nutzen.
Zustimmung zur kombinierten Heizung, mit einem kleinen Einwand:
Da ich eine funktionierende Gasbrennwerttherme ( mit Speicherkessel ) habe, kämen die Kosten für die WP “on top” und müssten sich über das eingesparte Gas bezahlt machen. Zur Zeit ( aus ZO, Energiemonitor: 27,8 Cent pro kWh Strom für Neukunden, 8,2 Cent pro kWh Gas für Neukunden ), so kann man sich den nötigen COP für die WP ausrechnen = 3,3, erst danach “verdient” man Geld zum Abzahlen der WP – so ganz grob wenigstens. Das sieht 😉 nach einem ROI von 50 Jahren oder so aus …
@Karl Maier
„Energiemonitor: 27,8 Cent pro kWh Strom für Neukunden, 8,2 Cent pro kWh Gas für Neukunden“
Der Hauptvorteil der kombinierten Wärmepumpe wäre ja gerade, dass man nur Strom braucht, wenn der gerade hinreichend günstig produziert werden kann. Wenn natürlich die Stromversorger hier kein passendes Angebot machen, dann kann man jede Menge Treibhausgase damit sparen, aber eben noch kein Geld.
So beeilen müssen wir uns mit den Wärmepumpen auch nicht. Wir haben derzeit höchstens in Norddeutschland so viele Windstromüberschüsse, dass sich Wärmepumpen treibhausgasmäßig wirklich lohnen. Für ganz Deutschland gesehen haben wir nicht solche Überschüsse bei der Erneuerbaren Produktion, dass jetzt schon jeder eine Wärmepumpe anschaffen sollte. Nur wer sowieso eine neue Heizung braucht, der kann durchaus schon mal überlegen, was er mit einer Wärmepumpe machen könnte. Ob nun mit Gasheizung kombiniert oder nicht.
Wenn hier aber die Installation von PV und WKA entsprechend weiterkommt, dann sollte man die nächsten Jahre dann wohl auch bei Neuinstallation von Heizungsanlagen standartmäßig zumindest eine Kombinierte Wärmepumpenheizung einbauen. Es sei denn, es gibt vor Ort demnächst eine Fernwärmeversorgung.
Teurer als so ziemlich überall anderswo wird es wohl in Deutschland in jedem Fall bleiben. Zumal wir als Privatverbraucher mit den 27,8 ct/kWh so nebenbei noch den Industriestrom subventionieren. Das läuft so schon seit mindestens 50 Jahren, dass man sich da so dran gewöhnt hat, das es kaum noch auffällt.
Selbst der Ukrainekrieg hat den Stromversorgern Milliardenextragewinne eingebracht. Irgendwie verdienen die immer. Was ist eigentlich aus der ehemals diskutierten Übergewinnabschöpfung geworden? Gerade als es um das Haushaltsloch ging, hätte ich eigentlich gedacht, dass man dieses Thema wenigsten noch mal erwähnt. Offenbar kommt die Stromlobby auch ganz gut mit Grünen Parteien zurecht.