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Die exponentielle Dynamik 1) der Windturbinen verstärkt die natürlichen Schwankungen des Winds in größere Schwankungen des eingespeisten Stroms. Da diese sind unabhängig sind von den immer vorhandenen Schwankungen des verbrauchten Stroms, sind Kraftwerke oder Speicher zum Ausgleich erforderlich.
=> Wenn die Stromabgabe der Windparks steigt, können Kraftwerke ihre Stromproduktion zurückfahren - sinkt aber die Stromabgabe der ersteren, müssen die letzteren ihre Stromproduktion entsprechend steigern - Windparks und Kraftwerke bedingen sich gegenseitig wie die beiden Seiten eines Waagebalkens.
Mit den Stromautobahnen (dem Netzausbau) werden die Schwankungen der Erneuerbaren von Offshore in die Industriestandorte transportiert: Bei zu wenig Wind können die Kraftwerke in den Industriegebieten ausgleichen!
Siehe auch: https://www.boersen-zeitung.de/konjunktur-politik/schwankungen-gefaehrden-netzstabilitaet sowie https://www.focus.de/finanzen/news/wirtschaft-kritisiert-solar-plan-aus-habeck-behoerde-verheerendes-signal_id_260258063.htmlund https://www.handelsblatt.com/unternehmen/energie/energie-teile-der-wirtschaft-fuerchten-um-industriestrom-privilegien/100063742.html
=> Punkt 5.
Wie damit umgehen?
- Begrenzung der Einspeisung volatilen Stroms gemäß dem Vorschlag von Global Energy Solutions (GES, Prof. Radermacher): https://global-energy-solutions.org/wp-content/uploads/2024/09/240905strommarkt_kurz.pdf
- Drastisch vermehrter Einsatz von Regelenergie https://www.energie-lexikon.info/regelenergie.html von regelbaren Wasserkraft- bzw. Pumpspeicher-Kraftwerken. Beispiele dafür in Deutschland sind "Nordlink" nach Norwegen und die Zusammenarbeit der EnBW mit den Illwerken in Österreich: https://www.enbw.com/unternehmen/investoren/news-und-publikationen/pumpspeicherwerk-obervermunt-offiziell-eroeffnet.html. Eine Liste in Deutschland geplanter Pumpspeicherkraftwerke 2) findet sich hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Pumpspeicherkraftwerken#Planungen
- Eine bisher exotische Möglichkeit zur Bereitstellung von Regelenergie sind Druckluft-Speicherkraftwerke (CAES-Kraftwerke): Huntorf (320MW, Speicherkapazität 1200MWh) https://energiewinde.orsted.de/trends-technik/druckluftspeicher-huntorf-der-energiewende-exot und https://oiger.de/2022/09/12/siemens-erwaegt-druckspeicher-bau-in-goerlitz/184178 2). - Auch wurde im September 2022 in Zhangjiakou (China) ein 100MW CAES-Kraftwerk ans Netz geschaltet (Speicherkapazität 400MWh): https://www.netzwelt.de/news/208592-druckluft-energiespeicher-groesstes-effizientestes-caes-kraftwerk-geht-ans-netz.html und https://english.cas.cn/newsroom/research_news/phys/202209/t20220930_321008.shtml Hierzulande ist in Ahaus/Epe ein 640MW Druckluft-Speicherkraftwerk (Speicherkapazität bis zu 80GWh) geplant, das 2027 ans Netz gehen soll https://www.solvay.com/en/press-release/solvay-provide-clean-energy-storage-address-renewable-electricity-intermittency und https://www.ingenieur.de/fachmedien/vdi-energie-umwelt/energie-vdi-energie-umwelt/energiespeicher/druckluft-rettet-ueberproduzierten-strom/
- Regelenergie zur Netzstabilisierung kann - ausreichend Wind vorausgesetzt - auch granular durch An- bzw. Abregeln einzelner Windturbinen erbracht werden. Dadurch reduziert sich ggfs. der theoretisch mögliche Energieertrag eines Windparks. Dies wird zur Zeit durch Zahlungen aus Steuergeldern kompensiert (exponentiell teuer!)
- Zeitlich langsamere Veränderungen der Einspeisung durch Erneuerbare werden derzeit mit dem Lastfolgebetrieb konventioneller Kraftwerke ausgeglichen: https://www.energie-lexikon.info/lastfolgebetrieb.html Der Lastfolgebetrieb konventioneller Kraftwerke = „Ausgleichskraftwerke“ 3) ersetzt fehlende Pumpspeicherwerke - bis auf weiteres. "... Eine rein erneuerbare Energieversorgung trägt das System auf Sicht nicht." 4)
- Bei fehlender Regelenergie besteht eine weitere Möglichkeit in der augenblickliche Anpassung des Strombezugs an die verfügbaren Stromerzeugungskapazitäten 5) mit all deren Nachteilen wie z. B. temporärer Abschaltung von (Groß-) Verbrauchern bis zu ganzen Netzregionen.
1) Bei doppelter Windstärke wird der 8-fache Strom erzeugt (Leistung in MW).
2) Brauchen wir einen Kapazitätsmarkt für „Ausgleichskraftwerke“ ? (teuer!)
3) https://www.herkulesprojekt.de/de/Barometer/barometer_2016/ausgleichskraftwerke.htmlund: https://www.klimawandel-buch.de , S. 40
4) Frank Mastiaux im Interview mit den Badischen Neusten Nachrichten vom 4. Januar 2022.
5) https://www.energie-lexikon.info/lastmanagement.html
Exponential Dynamic Behavior
Wind turbines show an exponential dynamic behavior, which increases the natural fluctuations of wind into a greater variability of the produced power.
=> When power production of wind farms increases, then power plants could decrease their power output - however if wind power drops down, then power plants have to grow their power production adequately - wind farms and power plants require each other!
- Thereby associated power peaks and gaps of short duration will be balanced by controllable hydroelectric or pumped storage power stations. Examples are 'Nordlink' from Germany to Norway and the cooperation of the German company 'EnBW' with the Austrian company 'Illwerke' https://www.enbw.com/unternehmen/investoren/news-und-publikationen/pumpspeicherwerk-obervermunt-offiziell-eroeffnet.html
- Another possibility, but rarely to find globally, are CAES (Compressed Air Energy Storage) power stations. Recently China brought one into service: https://english.cas.cn/newsroom/research_news/phys/202209/t20220930_321008.shtml - A new cooperation of Siemens Energy and Corre Energy announced the construction of a 640MW CAES power station in Ahaus/Germany till 2027 https://corre.energy/2023/11/06/corre-energy-launches-global-collaboration-with-siemens-energy/
- Currenty longer lasting power variability of renewable energy are balanced by load-following power plants 6) - the load-following operation mode of conventionel thermal power plants replaces missing pumped storage power stations - until further notice ...
- Rebuilding of old coal based power stations to 'Electric Thermal Energy Storage' (ETES) 8) may balance the dynamic fluctuations of Renewables! Advantageously this technology is able to bridge power gaps of longer duration also. The disadvantage is, that - due to physical efficiency - after storage only 30% to 40% of the valuable input power from renewables is available again. Therefore this technology will be restricted to the provision of balancing energy 9).
- Another possibility is the instantaneous adjustment of the demanded volume of electricity to their produced volume7), accepting all related disadvantages.
6) https://en.wikipedia.org/wiki/Load_following_power_plant#Load%20following%20power%20plants
7) https://en.wikipedia.org/wiki/Load_management
9) https://www.50hertz.com/en/Market/Balancingenergy
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