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Speicherung von PV-Strom (Photovoltaik)

Mit Hilfe einer PV-Anlage mit einer integrierten Speicherlösung können Hausbesitzer mehr Energie über Solarkollektoren erzeugen, wodurch die Abhängigkeit von Strom aus dem Netz verringert wird und die Energiekosten des Systems gesenkt werden. Mit einem Standalone-PV-System werden nur etwa 30 Prozent des erzeugten Stroms vor Ort verbraucht, während die Zugabe von einem Speichersystem den Eigenverbrauch auf 70 Prozent oder mehr erhöht. Um dies erreichen zu können, eignen sich Energiespeichersysteme perfekt als Eigenverbrauch im Vergleich zur Netzeinspeisung. In einer netzgekoppelten Konfiguration arbeitet der Wechselrichter in der Regel als Hauptsteuerpunkt mit integriertem Speichersystem in einer solchen Photovoltaik Anlage. Diese verwaltet die Interaktion zwischen der Batterie, der Solarkollektoren, des Energieversorgungsnetzes und dem Verbraucher. Doch wie funktioniert das System, und sollte die erzeugte Energie an Ort und Stelle verbraucht, gespeichert oder ins Netz eingespeist werden?

Funktionsweise des PV-Stroms

Der Energiefluss zwischen der PV-Anlage, den Haushaltsgeräten, der Batterie und dem öffentlichen Netz wird durch eine zentrale Steuereinheit, die in der Regel in den Wechselrichter integriert wird, verwaltet. Bevor das Gerät entscheiden, wo die Energie zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt wird, müssen die notwendigen Informationen gesammelt werden. Abgesehen von dem aktuellen Energiebedarf der Haushalts- und Energieerzeugungsdaten der PV-Anlage, muss der Wechselrichter die Menge an Energie in der Batterie erkennen, um die Energie aus dem Versorgungs-Haushalt zu speichern. Die zentrale Steuereinheit übernimmt auch Daten aus dem Haushalt, um die Wirksamkeit des Energiestrommanagements anzupassen. Mit Hilfe solcher Intelligenz, ist der Wechselrichter in der Lage, die ordnungsgemäße Verwendung der Batterie zu bestimmen und die Umsetzung eines Grundlast-Managements zu ermöglichen.

Aufgaben einer PV-Anlage

Das Einschalten der Haushaltsgeräte, wie einen Kühlschrank oder einen Gefrierschrank, ist die oberste Priorität des Systems. Wenn die PV-Anlage seine Energieproduktion am Morgen beginnt, wird bereits eine Menge der erzeugten Elektrizität vor Ort bereitgestellt sein, damit Sie die Kaffeemaschine, den Toaster oder das Radio einschalten können. Wenn die Sonnenintensität später am Tag zunimmt, leitet das System die überschüssige Energie zum Aufladen der Batterien zu. Besonders an sehr sonnigen Tagen sollten die Batterien des Speichersystems während der Stoßzeiten um die Mittagszeit aufgeladen werden. Idealerweise sollte eine kleine, fast konstante Menge von Energie über einen längeren Zeitraum durch ein Netz im Gitter innerhalb einer kurzen Zeit eingespritzt werden. Durch ein intelligentes Aufladen der Batterie können PV-Anlagen mit integrierten Storage-Lösungen dazu beitragen, Spitzenlasten zu erzeugen und dadurch das Stromnetz stabilisieren. Nachdem die Batterie abends alle notwendige Energie gespeicherten hat, schaltet sich das System automatisch aus. Wenn die Batteriekapazität in der Nacht nicht ausreicht, kann trotzdem zusätzlicher Strom aus dem Netz bezogen werden. Idealerweise sollte der Akku über genügend Kapazität verfügen, um den Energiebedarf des Haushalts vom Abend bis zum nächsten Morgen auszugleichen, um eine vollständige Energieunabhängigkeit der Haushalte erreichen zu können. Die Zugabe eines intelligenten Lastmanagements in den Wohnbereichen ist dabei in der Lage, eine Interaktion mit der PV + Energiespeicherung zu ermöglichen. Auf diese Weise wird die nächste große Herausforderung für den Eigenverbrauch maximiert. Zusammen mit allen intelligenten Geräten, die ferngesteuert werden können, ist es weiterhin möglich, den Verbrauch zu bestimmten Zeiten zu verringern oder zu vergrößern, wenn eine gewisse Menge an PV-Energie zur Verfügung steht.

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Besonderheiten des Druckluftspeicherkraftwerks

Die eingeläutete Energiewende steht vor einer großen Belastung. Die Entwicklung von Stromspeichern stockt und auf den effizienten Druckluftspeicher müssen die Verbraucher noch einige zeit warten. Zwar hat der Energieversorger RWE ein Projekt in das Leben gerufen. Mit dem Projekt Adele soll ein leistungsfähiger Druckluftspeicher entwickelt werden. Das Projekt verzögert sich leider. Zum einen sind die hohen Kosten und die werden auf rund 10 Millionen Euro veranschlagt. Aber auch von Ergebnissen ist der Anbieter bei diesem Projekt meilenweit entfernt. Mit den Bauarbeiten sollte 2012 begonnen werden aber jetzt wird es erst ab 2015, eventuell.

Aktuell gibt es nur zwei Druckluftspeicherkraftwerke eines davon wird in Deutschland betrieben und das andere in den USA. Aber dort sind weitere Anlagen geplant.

In Elsfleth-Huntorf wird seit 1978 ein 290-MW-Kraftwerk betrieben. Es ist das erste seiner Art und erreicht einen Wirkungsgrad von 42 Prozent. Das zweite Kraftwerk wurde 1991 in McIntosh in den USA errichtet. Dieses 110-MV-Kraftwerk erreicht einen Wirkungsgrad von 54 Prozent.

Was ist eigentlich ein Druckluftspeicherkraftwerk?

Ein Druckluftspeicherkraftwerk ist ein Gasturbinenkraftwerk das die Energie als Speicher nutzt. Dazu wird diese Luft komprimiert und wird als Spitzenlaststrom bereitgestellt. Steht genügend Strom zur Verfügung, dann wird die Luft in einem Druckluftspeicher verdichtet. Bei einem hohen Stromverbrauch also zu Spitzenlastzeiten wird mit der Druckluft eine Turbine betrieben. Diese Turbine treibt einen Generator an und so wird der Spitzlaststrom erzeugt.

Druckluftspeicherkraftwerke werden auch als Druckluftspeicher-Gasturbinen-Kraftwerke bezeichnet. Die englische Bezeichnung lautet: Compressed Air Energy Storage als CAES-Kraftwerke.

Die Windstromerzeugung und der weitere Ausbau besitzen in Deutschland oberste Priorität. So besteht der Bedarf an schnell regelbaren Kraftwerken, um auf das fluktuierende Stromangebot zu reagieren. Diese Spitzenleistungskraftwerke besitzen, das geeignete Potenzial um diesen Anspruch gerecht zu werden. Allerdings gibt es bei den meteorologischen Prognosewerten Unsicherheiten aber mit diesen Kraftwerken kann darauf besonders gut reagiert werden.

Das Potenzial für geeignete Pumpspeicherkraftwerke ist in geografisch begrenzt und fast ausgeschöpft. Somit sind Druckluftspeicherkraftwerke eine gute Alternative für die zukünftige Stromversorgung Deutschlands. Es werden unterirdische Kavernen verwendet als Druckluftspeicher und diese besitzen den Vorteil, das sie nur einen geringen oberirdischen Flächenbedarf benötigen.

Ein weiterer Pluspunkt von dem Druckluftspeicher ist, dass diese in Küstennahe und somit in unmittelbarer Nähe zu den Offshore-Windparks entstehen können. Damit werden auch die Stromnetztrassen reduziert. Die Wirkungsgrade der heute betriebenen Druckluftspeicherkraftwerke liegen bei etwa 50 Prozent. Wird die Weiterentwicklung dieser Technologie weiter vorangetrieben, dann sind Wirkungsgrade von 70 bis zu 75 Prozent möglich.