Exergieniveau von Energieausgleichsverfahren

 Jeder Energieausgleich kostet Geld. Deshalb ist stets der direkt genutzte Strom die günstigste Variante. Da aber ein Ausgleich erforderlich ist, muss diese Gemeinschaftsleistung von den Netzkosten genau so befreit werden, wie derzeit die primär einspeisenden Energieerzeuger oder der energetische Netzausgleich. Die folgende Betrachtung Abb. 1 vergleicht das Wirken der Verfahren auf der Basis des Exergieniveaus.

 

1. Die beste Speicherung wäre die Speicherung im storage level ( A ) mittels Pumpspeicherwerke, denn hier wird das Exergieniveau, also das Arbeitsvermögen angehoben. Deshalb bereitet es auch keinerlei Probleme, die im oberen Wasserreservoir gespeicherten Kilowattstunden wieder ins Netz zurückzuführen. Doch die Kapazität ist zu klein. Eine saisonale Speicherung ist nicht möglich, da nur durch tägliches Einspeisen und Ausspeisen die Wirtschaftlichkeit gewährleistet werden kann.

 2. Der Energieausgleich über die Netze ( B ) ist die Methode, mit der bisher das Netz stabil gehalten wird. Dieses Verfahren stabilisiert zwar das Exergieniveau, doch diese Methode ist an die wirtschaftlischen Grenzen gekommen. Dies zeigt am besten die Fieberkurve der Preise. Wie an der linken Seite der Abb. 1 dargestellt, schwanken die Preise sehr stark und gehen sogar ins Negative. Dies kommt einem Marktversagen gleich.         -Das Netz wird stabil gehalten, koste es, was es wolle!-               Grundsätzlich kann man an Preisschwankungen am besten erkennen, wie gut ein System funktioniert. Leider werden ausgebaute Netze mit den Stromautobahnen daran nichts ändern, eher das Problem noch verschärfen, denn über die Netze könnte noch mehr volatiler Strom fließen, für den es zeitweise kaum Abnehmer gibt. Ziel eines jeden Ausgleichsverfahrens muss stets die Verringerung der preislichen Schwankungsbreite sein.

Eine Mobilitätsanwendung ist über Batterien möglich, doch die Probleme  der Speicherkapazität, der Zyklenfestigkeit und die Ladezeit werden nur einen Nischenmarkt ermöglichen.

 

3. Power to Gas (P2G) ist eine physikalisch mögliche Speichervariante, doch die hohen Anlagenkosten und der geringe Systemwirkungsgrad machen eine Anwendung wenig wahrscheinlich. Dieses Verfahren stuft das Exergieniveau auf Gasniveau herunter, kann aber auf das riesige Gasnetz als Speicher zurückgreifen. Unklar ist, warum im Konzept von P2G eine Biogasanlage Methan erzeugt, parallel dazu Windstrom Wasser in H2 / O spaltet und mit dem CO2 Abgas der Biogasanlage wieder Methan erzeugt wird.

Eine Mobilitätsanwendung ist über H2 oder CNG prinzipiell möglich.

 

 4. Das Duale Energie System (DES) ( C1 ), senkt zwar das Exergieniveau auf das Gasniveau ab, aber durch Einbeziehung der bivalenten Verbraucher      ( C2) kann das riesige Gasnetz eingebunden werden. Da keine Energie umgewandelt, sondern Energie nur substituiert wird, sind die Kosten sehr gering. Bei richtiger Anwendung würde der Strompreis einen definierten Boden finden, z.B. sich beim Gaspreisniveau (20€/MWh) einpendeln. Eine „Speicherung“ von Minute bis Saison ist möglich und negative Regelenergie kann angeboten werden. Über Gasturbinen wird der energetische Kreislauf geschlossen, so dass ein elektrischer Systemwirkungsgrad von 60% erreichbar wäre. Würde man GuD mit KWK verbinden, wäre ein höherer Gesamtwirkungsgrad möglich. Die Systemkosten könnten sehr günstig liegen, da nahezu alle Komponenten vorhanden sind und dieses System fast automatisch reagieren würde. Eine Mobilitätsanwendung ist über CNG möglich.

 

5. Der normale Wärmemarkt ( D) ist eine Einbahnstraße, da das  Exergieniveau weiter abgesenkt wird und man normalerweise nicht wieder in den Strommarkt kommt.

(Wenn man eine normale Gasheizung bivalent aufrüsten würde, wäre es saisonale Prozessenergie. Die Speicherung thermischer Energie, wie verschiedentlich vorgeschlagen, wäre keine wirtschaftliche Option.)

Mobilitätsanwendungen sind nicht möglich.

 

Abb. 1

 

 

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