Energiespeicher für Inselsysteme

  • Hallo Freunde,


    ich träume manchmal von der Selbstversorgung mit elektrischer Energie und bin bei meinen Berechnungen irgendwie stutzig geworden. Ich spiele gerade zwei Speichermöglichkeiten von Energie im heimischen Garten durch:


    1. Speicherung in einer Kaskade von Autobatterien
    2. Speicherung in einem Wasserturm


    Ich habe mit dem Wasserturm angefangen. 2*2 Meter Grundfläche mit oben und unten einem Wassertank von 2 Meter Höhe. Macht 8 Kubikmeter Wasser. Jetzt habe ich überlegt, den Turm 4 Meter hoch zu bauen und vier Meter tief einzubuddeln. Ohne Umwandlungsverluste wollte ich erstmal wissen, was jetzt in dem Turm steckt.


    Also m*g*h -> 8000kg*9,81m/s^2*8m = 627840J oder Ws um auf ein gebräuchlicheres Maß zu kommen teile ich durch 3600 und komme auf 174Wh. Ist das so korrekt?


    Ich bin mir sicher, dass die Rechnung stimmt, aber der Vergleich mit der Autobatterie stört mich. Hier gibt es Batterien, die haben z.B. 72Ah, macht mit 12V 864Wh. (Ich weiß, man darf die Teile nur zur Hälfte entladen, dann wären wir aber immer noch bei 432Wh). Schlägt so eine kleine handliche Autobatterie wirklich einen 8 Meter hohen Wasserturm mit 32Kubikmeter umbauten Raum, der definitiv einer Baugenehmigung bedarf?


    Ich würde mich freuen, wenn ich da einfach nur nen Rechenfehler drin habe, weil sonst wären Pumpspeicherkraftwerke wirklich ein Witz.


    Viele Grüße
    Michael


    P.S. Extra ins Einsteigerforum, da ich nicht wusste wohin damit.

  • Hallo Michael,


    ich halte nicht Pumpscheicherkraftwerke, sondern deine Betrachungsweise für einen Witz.
    Die Energiedichte eines Pumpspeicherkraftwerks steigt mit dem Höhenunterschied der Speicherbecken, darum funktionieren die Teile im grossen Masstab einfach besser, was du ignoriest. Wenn es im kleinen Masstab funzen würde, hätte vermutl. jedes Auto statt einem Akku einen Wassertank auf dem Dach [;)].
    Wenn es darum geht. grosse Enegiemengen auf kleinem Raum zu speichern, ist Elektrochemie der kinetischen Energiespeicherung nun mal überlegen, ist aber im grossen Masstab auch viel teurer.
    Darum haben beide Wege ihre Daseinsberechtigung und sind je nach Anwendung mehr oder weniger sinnvoll.


    Gruss Heinz

  • Hallo zusammen,


    ein interessantes Thema !
    Wir haben hier bei uns auch eine Baugenhemigung gestellt. Allerdings für eine kleine KWEA (Kleinwindenergieanlage) mit einer Leistung von 6,5 kW auf 24m Gittermast. Wenn man so sieht, was das für ein Masten ist, möchte ich die Statik für deine 8 Tonnen nicht rechnen wollen.
    Mit einem Durchmarsch würde ich, falls du es machen würdest, beim Amt erstmal nicht rechnen. Wir brauchten über 7 Monate.


    Zum Thema Energiespeicher:


    Nutze lieber eine erprobtere Variante (PV oder eine ordendliche Kleinwindenergieanlage, oder am besten beides) und besorge dir ordentliche Batterien in einer Bank, die du dann via Laderegler lädst.


    Es gab man einen bericht über die ReDox-Flow Technik. Da speichert ein flüssiges Medium die Energie. Das ganze wurde vor 2-3 Jahren mal in Feldtest in einem Haus getestet. Was daraus geworden ist, weiß ich aber nicht.


    Viele Grüße und CS


    André

  • Hallo Heinz, Hallo André,


    danke für eure Antworten. Die Realisierung eines solchen Projekts ist sowieso theoretisch, da eine Einspeisung ins Netz bei zu viel Leistung und eine Nutzung des Netzes bei zu wenig Leistung viel sinnvoller ist. Weil man ja auch mit dem heimischen Energiespeicher keine besondere Einspeisevergütung bekäme, würde man auch mit einer Null Subvention (also dem Verkauf der kWh zum EInkaufspreis) Geld sparen, da die Anschaffung des Energiespeichers wegfallen würde.


    Dass Pumpspeicherkraftwerke viel größere Höhenunterschiede haben weiß ich auch. Mir ging es prinzipiell um den Volumenvergleich. Energiedichte aber volumenbezogen (weil das Gewicht bei stationärer Speicherung egal wäre).


    Ist denn meine Rechnung okay? Könnte ich also mit einem 72AH Akku, wenn ich ihn zur Hälfte entlade, 8 Tonnen knapp 20 Meter hoch heben? Das hört sich einfach so krass viel an...


    Viele Grüße
    Michael

  • Hallo Michael,


    die Rechnungen an sich sehen korrekt aus.


    Allerdings ist die Interpretation der vom Hersteller angegebenen Akkukapazität in Ampere-Stunden etwas vage. 72 Ah bedeutet zunächst einmal, dass man den Akku theoretisch 72 Stunden lang mit 1 A belasten darf, bis er leer ist. Rein rechnerisch könnte man ihn dann auch 144 Stunden lang mit 0.5 A belasten oder 36 Stunden lang mit 2 A.


    In der Praxis wird diese Annahme allerdings nicht funktionieren, da ein Akku bei verschiedenen Endladeströmen unterschiedliches Verhalten Zeigt. Wenn der Hersteller des Akkus die Kapazität bei einem Entladestrom x ermittelt hat, der Anwender aber immer mit einem Entladestrom y arbeitet, kann dieser im praktischen Betrieb plötzlich eine viel kleinere Kapazität ermitteln. Da hilft nur ausgiebiges Datenblatt lesen, wenn der Hersteller diese Angabe überhaupt hinein geschrieben hat.


    Autobatterien würde ich für eine Inselanlage nicht verwenden, da sie auf kurzzeitige Hochstrombelastungen beim Starten, aber nicht fürs zyklische Entladen, vorgesehen sind. Die sind nach spätestens 2 Jahren hinüber. Geeigneter sind hier Blei-Gel oder Blei-Vlies Akkumulatoren. Von der Lebensdauer und Kapazität Ideal waren früher die inzwischen verbotenen Nickel-Cadmium Akkumulatoren in offener Bauweise. (Nicht diese Consumer Dinger fürs Kofferradio) Noch größere Lebensdauern lassen sich mit Nickel-Eisen Akkumulatoren erzielen, allerdings werden sie kaum noch hergestellt und leiden unter einer relativ hohen Selbstendladung.


    Die von André genannte Redox-Flow Technik wäre sicher das Optimum für eine Inselanlage. Denn die Größe der Reaktions-Zelle muss lediglich nach dem maximal zu erwartenden Lade- bzw. Entlade-Strom ausgelegt werden. Wohingegen die Speichertanks entsprechend der benötigten Kapazität beliebig groß werden können. Leider ist diese Technik in Deutschland praktisch unbekannt, während sie sich in Australien und Japan einer gewissen Beliebtheit erfreut.


    Viele Grüße,
    Roland

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