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Schwerkraft anstelle von Atomkraft Großspeicherlösungen für fluktuierende Erzeugung

9.-10. November 2010. Schwerkraft anstelle von Atomkraft Großspeicherlösungen für fluktuierende Erzeugung. Prof. Dr. Eduard Heindl Hochschule Furtwangen University. Inhalt. Geschäftsmodell Technisches Grundprinzip Skalierung des Systems Wirtschaftliche Betrachtungen Grundannahmen

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Schwerkraft anstelle von Atomkraft Großspeicherlösungen für fluktuierende Erzeugung

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Presentation Transcript

  1. 9.-10. November 2010 Schwerkraft anstelle von AtomkraftGroßspeicherlösungen für fluktuierende Erzeugung Prof. Dr. Eduard HeindlHochschule Furtwangen University

  2. Inhalt • Geschäftsmodell • Technisches Grundprinzip • Skalierung des Systems • Wirtschaftliche Betrachtungen • Grundannahmen • Perspektiven • Exportchance

  3. 17.-18.11.2009 Geschäftsmodell Energiespeicher

  4. Regenerative Energien Wind Sonne Anteil in der Zukunft 60% Anteil in der Zukunft40% schwanken Speicher für 2 – 7 Stromtagesproduktionen erforderlich! Quelle der Spektren: Lueder von Bremen, EWEC 2009

  5. Think Big!

  6. Grundprinzip Hubraum Wasserschloss h • Wasser wird in den unterirdischen Hubraum gepumpt • Die Gesteinsmassen oberhalb heben sich • Bei Energiebedarf wird das Wasser über das Wasserschloss abgelassen

  7. Energiespeichervolumen D=2r Mantelfläche: M = 2 * π * r * h = 4 * π * r² (1) Effektive Dichte ρ2 = ρ1 – ρ3 (2) Potentielle Energie im Schwerefeld E = g * m * h (3) Die effektive Masse des Zylinders m = π * r² * 2 h * ρ2 (4) Gleichung (4) in Gleichung (3) eingesetzt, unter Berücksichtigung, dass h = r sein soll: E = g * π * r² * 2 * r * ρ2 * r (5) Gleichung (5) zusammengefasst: l h E = 2 * π * g * ρ2 * r4

  8. Bohrtürme Versorgungs-straße Bohrlöcher Bauarbeiten 1km 1. Tunnel Versorgungs-schacht Basistunnel Wasserzu -ablauf

  9. Versorgungs-straße Bohrlöcher Bauarbeiten 1km Obere Sägestation 1. Tunnel Untere Sägestation Sägeseil

  10. Sägevorgang Oberfläche Bohrlöcher Antrieb Gestein geschnittener Bereich r Sägeseil 1. Tunnel

  11. Aussenwand I Sägeschlitz Gebirge Kolben mittlerer Tunnel Dichte Wand Stützstrebe Podest Dichtung Wasser unter Druck

  12. Aussenwand II Kolben Gebirge Kolbenseite mittlerer Tunnel Riß im Gebirge Abdichtung aufbringen Wand mit Abdichtung Dichtung Wasser unter Druck

  13. Wassermenge • Benötigte Wassermenge bei 500m Radius: 390 Mio. m³ • Zufluss bei einem Monat Füllzeit: 152m³/s zum Vergleich: • Schluchseekraftwerk: 80m³/s Ablauf • Rhein bei Speyer: 1.200m³/s Mittel • Zufluss bei einer Woche Füllzeit: 650m³/s • Die Wassermenge ist handhabbar, insbesondere, wenn man das System als Langzeitspeicher sieht

  14. Anforderung an Speicher Nach Dirk Uwe Sauer • Energie und Leistungsdichte 2.000kWh/m² (100*Speichersee) • Schnelle Ansprechzeit Schwarzstartfähig • Lebensdauer (praktisch unbegrenzt) • Hochstrombelastbarkeit (Generatorenabhängig) • Geringe Anforderungen an Ladeelektronik (ja) • Geringes Sicherheitsrisiko (Sehr gering) • Hoher Wirkungsgrad (70-80%) • Geringer Wartungsbedarf (ja) • Einfache Bestimmung des Ladezustands (ja!) • Einfaches und kosten-effizientes Recycling (ja)

  15. 17.-18.11.2009 Wirtschaftliche Betrachtungen

  16. Speicherkapazität 1.700 GWh Tagesproduktion D Beispiel 500m

  17. Kosten der Anlage Tunnelsystem 50.000€/m Sägen 10€/m² Verkleiden 100€/m² Dichtung 1.000€/m Turbinen Generatoren 200€/kW Pumpen  KISTERS AG KISTERS Präsentation 02/04/201418

  18. Kosten pro kWh Speichervolumen Pumpspeicherkraftwerke 70€ Beispielanlage 0,39 500 1.000 100

  19. Kosten pro kWh Speichervolumen mit Konverter 200€/kW) Pumpspeicherkraftwerke Tag Woche Beispielanlage 0,39 Monat Jahr 500 1.000 100  KISTERS AG KISTERS Präsentation 02/04/201420

  20. Kalkulation  KISTERS AG KISTERS Präsentation 02/04/201421

  21. Kalkulation  KISTERS AG KISTERS Präsentation 02/04/201422

  22. Return of Invest  KISTERS AG KISTERS Präsentation 02/04/201423

  23. Return of Invest Innerhalb von vier Jahren hat sich die Anlage unter den vorgestellten Annahmen amortisiert Bei zunehmender Einspeisung aus regenerativen Quellen wird die Preisspanne zwischen Hoch- und Tiefstpreisphasen vermutlich deutlich größer  KISTERS AG KISTERS Präsentation 02/04/201424

  24. 17.-18.11.2009 Perspektiven

  25. Think Big++! Speicher für den Jahresbedarf Strom in Deutschland Durchmesser: 4,4km Höhe: 2,2km Speichervolumen: 624 TWh

  26. Export Sollte diese Technologie erstmals in Deutschland erfolgreich eingesetzt werden, wäre ein Exportprodukt von erheblicher volkswirtschaftlicher Bedeutung geschaffen Mit dieser Technologie ist das Grundproblem der Erneuerbaren Energien, die Fluktuation der Quellen, gelöst  KISTERS AG Referent, Firma 02/04/201427

  27. Prof. Dr. Eduard Heindl Rohrbacher Straße 6 Tel. 0177 21 83 578 eduard@heindl.de D-78120 Furtwangen Fax 07723 50 34 78 www.solarserver.de

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