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Drei Handlungs-Schwerpunkte
Solaranlagen auf - 70 Prozent der Dachflächen - 70 Prozent der Fassadenflächen - 3 Prozent der Ackerflächen
und Windanlagen auf- 15 Prozent der Ackerflächen- 15 Prozent der Waldflächen
könnten bilanziell den Jahresbedarf an Strom, Wärme und Verkehr in Deutschland decken.
Eine von tausend verschiedenen Möglichkeiten.
Siehe dazu
http:/www energiewenderechner.de
Solaranlagen auf - 70 Prozent der Dachflächen - 70 Prozent der Fassadenflächen - 3 Prozent der Ackerflächen
und Windanlagen auf- 15 Prozent der Ackerflächen- 15 Prozent der Waldflächen
könnten bilanziell den Jahresbedarf an Strom, Wärme und Verkehr in Deutschland decken.
Wie schafft man den Ausgleich zwischen zeitweiligem Überangebot und zeitweiligem Mangel ?
Planung der Stromwirtschaft
Ausbau der Stromnetze minimieren durch Ausbau dezentraler Speicher
Vorschlag des Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)
Ausbau der Stromnetze minimieren durch Ausbau dezentraler Speicher
Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)
Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck
Vordringliches Problem:
Anschluss von Solarstromanlagen wird immer häufiger von Netzbetreibern abgelehnt.
Die Niederspannungsnetze würden angeblich überlastet.
Wie können Solaranlagen das Stromnetz überlasten?Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Niederspannungsnetz 230 V
Wie können Solaranlagen das Stromnetz überlasten?Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Mittelspannung
20.000 Volt
Niederspannungsnetz 230 V
Wie können Solaranlagen das Stromnetz überlasten?
Mittelspannungstransformator
Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Niederspannungsnetz 230 V
Mittelspannung
20.000 Volt
Messpunkt
Netzberechnung geht von folgendem ungünstigsten Fall aus: Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im Sommerurlaub)
Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Niederspannungsnetz 230 V
Mittelspannung
20.000 Volt
Messpunkt
Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Netzberechnung geht von folgendem ungünstigsten Fall aus: Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im Sommerurlaub)
Niederspannungsnetz 230 V
Mittelspannung
20.000 Volt
Messpunkt
Minim
alspannung
Max
imal
span
nung
Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Niederspannungsnetz 230 V
Mittelspannung
20.000 Volt
Mit dem Ansteigen der Sonne steigt die Spannung am Ende des Netzzweiges
Messpunkt
Mittelspannung
20.000 Volt
Niederspannungsnetz 230 VMesspunkt
Mit dem Ansteigen der Sonne steigt die Spannung am Ende des Netzzweiges
Mittelspannung
20.000 Volt
Niederspannungsnetz 230 V
Mit dem Ansteigen der Sonne steigt die Spannung am Ende des Netzzweiges
Mittelspannung
20.000 Volt
Niederspannungsnetz 230 V
Die Spannung am Ende des Netzzweiges steigt über den zulässigen Höchstwert 230 V + 10 Prozent = 253 Volt
Spannung am Hausanschluss in Volt
Mittelspannung
20.000 Volt
Niederspannungsnetz 230 V
Die Solaranlagen am Ende des Netzzweiges erhalten deshalb keine Anschlussgenehmigung
Mittelspannung
20.000 Volt
Niederspannungsnetz 230 V
Die Solaranlagen am Ende des Netzzweiges erhalten deshalb keine Anschlussgenehmigung
230 Volt
Berechnung der Spannungsanhebung
230 Volt
Berechnung der Spannungsanhebung
230 Volt
Berechnung der Spannungsanhebung
230 Volt
Berechnung der Spannungsanhebung
In einem Netzzweig ohne Stromeinspeisung und ohne Stromverbrauch ist die Spannung überall gleich.
Berechnung der Spannungsanhebung
Solarstrom I
Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben.
Berechnung der Spannungsanhebung
Solarstrom I
Zwischen den Punkten A und B hat das Netzkabel einen Widerstand R
A B
Berechnung der Spannungsanhebung
R
Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben.
Solarstrom I
Zwischen den Punkten A und B hat das Netzkabel einen Widerstand R
A B
Berechnung der Spannungsanhebung
R
Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben.
Solarstrom I
Damit der Strom I durch den Widerstand R fließt, muss am Punkt B die Spannung höher sein, als am Punkt A
Ud = R * I
Spannungsdifferenz zwischen B und A(Ohmsches Gesetz)
I
Berechnung der Spannungsanhebung
A B
I
UA = 230 V UB = UA + R * I
Punkt A :Spannung konstant 230 V
A B
Plus 4 Volt
230 Volt 234 Volt
A B
Zahlenbeispiel
Plus 8 Volt Plus 4 Volt
230 Volt 238 Volt 242 Volt
A B
Wenn zwei Solaranlagen einspeisen, fließt zwischen B und A der zweifache Strom IDeshalb verdoppelt sich dort die Spannungsanhebung auf 8 Volt
C
Plus 12 Volt Plus 8 Volt Plus 4 Volt
230 Volt 242 Volt 250 Volt 254 Volt
Unzulässig, weil über 253 Volt (230 Volt plus 10
%)
A B C D
Wenn drei Solaranlagen einspeisen, fließt zwischen B und A der dreifache Strom IDeshalb verdreifacht sich dort die Spannungsanhebung auf 12 Volt
Zusammenfassung
Spannungsanhebung Ud
ergibt sich aus
Leitungswiderstand R
und
Stromstärke I
Ud = I * R
I
Spannungsanhebung Ud
ergibt sich aus
Leitungswiderstand R
und
Stromstärke I
Ud = I * R
I
I
Wie verkleinert man die Spannungsanhebung?
Ud = I * R
Spannungsanhebung Ud
ergibt sich aus
Leitungswiderstand R
und
Stromstärke I
I
Bisher verkleinerte man R
Netzausbau
Ud = I * R
Variante Netzausbau
230 Volt
Es fließt mehr Solarstrom durch das Niederspannungsnetz.
I
Netzausbau
Mittelspannung
20.000 Volt
230 Volt
Es fließt mehr Solarstrom durch das Niederspannungsnetz in das Mittelspannungsnetz
Die Mittelspannungsnetze müssen ebenfalls verstärkt werden,
I
Netzausbau
Mittelspannung
20.000 Volt N
etzausbau
Der Konzern
Konsequenzen des Netzausbaus
Sein Stromnetz
Seine Erzeugungsanlagen
Seine Filialen
Der Konzern
Sein Stromnetz
Seine Erzeugungsanlagen
Seine abhängigen Kunden
Seine Filialen
Abhängigkeit von den Stromkonzernen
Der Konzern
Und nun kommt der
Sein Stromnetz
Seine Erzeugungsanlagen
Seine abhängigen Kunden
Seine Filialen
Der Konzern
Und nun kommt der
Sein Stromnetz
Seine Erzeugungsanlagen
Seine abhängigen Kunden
Seine Filialen
Ausbau der Fernübertragungsleitungen
Der Konzern
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Seine Filialen
Der Konzern
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Seine Filialen
Der Konzern
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
Seine Filialen
Der Konzern
Seine Fern-übertragungs-leitungen
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Seine Filialen
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
Seine Filialen
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
Die Technik wechselt
Seine Filialen
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Die Abhängigkeit bleibt
Seine Filialen
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Die Abhängigkeit bleibt
Die Strukturen bleiben
Seine Filialen bleiben
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Die Abhängigkeit steigt
Die Strukturen bleiben
Seine Filialen bleiben
Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung
Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern
Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung
Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern
Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)
Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung
Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern
Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)
Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich
Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung
Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern
Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)
Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich
Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen, denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden.
Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung
Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern
Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)
Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich
Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen, denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden.
Im Katastrophenfall (Orkane, Erdbeben, Terroranschlag etc.) bricht das gesamte System europaweit zusammen
Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung
Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern
Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)
Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich
Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen, denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden.
Im Katastrophenfall (Orkane, Erdbeben, Terroranschlag etc.) bricht das gesamte System europaweit zusammen
Als Beispiel für Entwicklungsländer nicht geeignet
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Seine Filialen bleiben
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Seine Filialen bleiben
Pumpspeicher-kraftwerke
in Norwegen
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Seine Filialen bleiben
Pumpspeicher-kraftwerke
in Norwegen
in den Alpen?
In den Karpathen?
In den Pyrenäen
In der Eifel?
Im bayerischen Wald
Am Vogelsberg?
In der Rhön?
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Seine Filialen bleiben
Pumpspeicher-kraftwerke
in Norwegen
in den Alpen?
In den Karpathen?
In den Pyrenäen
In der Eifel?
Im bayerischen Wald
Am Vogelsberg?
In der Rhön?
Der Platz reicht nicht
Der Konzern
Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika
Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee
Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland
bleibt
Seine Filialen bleiben
Pumpspeicher-kraftwerke
in Norwegen
in den Alpen?
In den Karpathen?
In den Pyrenäen
In der Eifel?
Im bayerischen Wald
Am Vogelsberg?
In der Rhön?
Der Platz reicht nicht
Umweltverbände wehren sich
1 kWh speichern
Größenvergleich Pumpspeicherkraftwerk und Bleibatterie
Wohin mit den Stromspeichern?
4 Kubikmeter WasserIm Unterbecken
100
Met
er h
ochp
umpe
n
2 Bleibatterien
OberbeckenPumpspeicherkraftwerk
Größenvergleich Pumpspeicherkraftwerk und Bleibatterie
1 kWh speichern
2 Bleibatterien
Aufladbare Batterien als Kurzzeitspeicher (Tag-Nacht-Speicher)
Zur Entlastung der Niederspannungsnetze
2 Bleibatterien
Es folgt ein Vorschlag für eine vereinfachte Förderung dezentraler Speicher in Verbindung mit einer PV-Anlage
Folgende weitere Vorschläge sind in Bearbeitung und werden später veröffentlicht.
- Förderung dezentraler Speicher im Nierspannungsnetz ohne Verbindung zu einer PV-Anlage
- Förderung von Speichern im Mittelspannungsnetz in der Nähe von Windparks
- Förderung von dezentralen Langzeitspeichern im Nieder- und Mittelspannungsnetz
2 Bleibatterien
Aufladbare Batterien als Kurzzeitspeicher (Tag-Nacht-Speicher)
Zur Entlastung der Niederspannungsnetze
Rückblende
230 Volt
Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz mit dem Widerstand R getrieben.
Dazu gehört eine treibende Spannungsdifferenz Ud
Ud = I * R (Ohmsches Gesetz)I
Bisher verkleinerte man den Widerstand R durch Netzausbau
Ud = I * R
230 VoltI
Wir verkleinern I indem wir die Solarleistung auf den Abend und die folgende Nacht verteilen.
Ud = I * R
Unsere Alternative: Speicherbau
Leistung
Tageshöchstleistung (DC)
In den Mittagsstunden ist der Solarstrom besonders hoch und überlastet bisweilen das Netz. Nachts liefern die Solarmodule überhaupt keinen Strom
Peak-Leistung der Solarmodule (wird nur selten erreicht)
Leistung
Tageshöchstleistung (DC)
Peak-Leistung der Solarmodule
Freiwillige Selbstbeschränkung
LeistungPeak-Leistung der Solarmodule
Umrichterleistung (AC)= 1/3 Peak-Leistung (DC)
Freiwillige Selbstbeschränkung:
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Wir speichern die mittägliche Leistung und speisen sie am Abend und in der Nacht ein
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Tageshöchstleistung (DC)
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
speichern
Batterieaufladen
Direkt einspeisen Einspeisen
Einspeisung der gespeicherten Energie ins Stromnetz
Direkt einspeisen Einspeisen
speichern
Einspeisung der gespeicherten Energie ins Stromnetz
Direkt einspeisen Einspeisen
Einspeisung der gespeicherten Energie ins Stromnetz
Direkt einspeisen Einspeisen
Ende der Netzeinspeisung zum Schutz der Batterie vor Tiefentladung
Direkt einspeisen Einspeisen
Ende der Netzeinspeisung zum Schutz der Batterie vor Tiefentladung
Volkswirtschaftliche Vorteile:
1. Die mittägliche Solarspitze liefert einen Anteil zur Deckung der abendlichen Lastspitze
Direkt einspeisen Einspeisen
Ende der Netzeinspeisung zum Schutz der Batterie vor Tiefentladung
Volkswirtschaftliche Vorteile:
1.Die mittägliche Solarspitze liefert einen Anteil zur Deckung der abendlichen Lastspitze
2.Die Netze brauchen weniger Ausbau
Direkt einspeisen Einspeisen
An Tagen mit sehr hoher Solareinspeisung
reicht die gespeicherte Energie bis in die Morgenstunden
Direkt einspeisen Einspeisen
Direkt einspeisen Einspeisen
An Tagen mit sehr hoher Solareinspeisung
reicht die gespeicherte Energie bis in die Morgenstunden
Direkt einspeisen Einspeisen
An Tagen mit sehr hoher Solareinspeisung
reicht die gespeicherte Energie bis in die Morgenstunden
Speicher
DC
AC
Solargenerator
mittags
mitt
ags
Einspeisezählerohne
RücklaufsperreUmrichter
Mittags
Die Rücklaufsperre muss weggelassen werden, damit Betreiber ihre Batterie zwar an trüben Tagen aus dem Stromnetz aufladen können, aber diesen Strom dann nicht gewinnbringend als Solarstrom einspeisen können
Speicher
DC
AC
Solargenerator
abends
abends
Einspeisezählerohne
RücklaufsperreUmrichter
Abends
Speicher
DC
AC
Solargenerator
nachts
Einspeisezählerohne
RücklaufsperreUmrichter
Nachts
Speicher
DC
AC
Solargenerator
mittags
nachts
mitt
ags
Einspeisezählerohne
RücklaufsperreUmrichter
Verbraucher im Haushalt
Zweirichtungs- zähler
Haus-anschluss
Automatische Trennung bei Stromausfall
Bei Stromausfall
Speicher
DC
AC
Solargenerator
mittags
nachts
mitt
ags
Einspeisezählerohne
RücklaufsperreUmrichter
Verbraucher im Haushalt
Zweirichtungs- zähler
Haus-anschluss
Automatische Trennung bei Stromausfall
Jede angezeigte kWh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kWh
Notwendige Änderungen (Diskussionsvorschlag)
- AC-Spitzenleistung des Umrichters = 1/3 der DC-Peakleistung des Solargenerators
- Netzanschlussberechnung nur für die (kleine) AC-Leistung des Umrichters
- Vorrang für Solareinspeisung auch für gespeicherten Solarstrom
- Zusätzliche Vergütung für den gesamten direkt und indirekt eingespeisten
Solarstrom in Höhe von 19 cent/kWh
Änderungsvorschläge für das EEG:
§ 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet,
unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu
verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme,
Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas
sicherzustellen.
Ferner § 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen
technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung
von Elektrizität für die allgemeine Versorgung.
Ende des Vorschlag für eine vereinfachte Förderung dezentraler Speicher in Verbindung mit einer PV-Anlage
Folgende weitere Vorschläge sind in Bearbeitung und werden später veröffentlicht:
- Förderung dezentraler Speicher im Niederspannungsnetz ohne Verbindung zu einer PV-Anlage
- Förderung von Speichern im Mittelspannungsnetz in der Nähe von Windparks
- Förderung von dezentralen Langzeitspeichern im Nieder- und Mittelspannungsnetz
Um Leitungsausbau zu sparen, Stromspeicher in der Nähe der Solaranlagen z.B. im Keller
Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen. Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne, Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien
Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher
Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen. Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne, Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien
Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher
Im Katastrophenfall: haben wir eine Selbstversorgungs-fähige Energie-Insel
Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher
Die bestehenden Übertragungsnetze wollen wir nicht abschaffen. Sie können auch zukünftig beim Ausgleich zwischen Überschuss- und Mangel-Gebieten genutzt werden. Aber wir brauchen keine neuen Fernübertragungsleitungen, denn wir setzen auf Windparks, Solaranlagen und Speicher in der Nähe der Verbraucher