Kraftwerke

KWK/WKK - KWKK

USVEnergiespeicherUSV

Dunkelflaute

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC


Nur ca. 40 % der eingesetzten Energie kommt beim Verbraucher an

Ein Kraftwerk (Stromerzeugungsanlage) ist eine Anlage, die nur Strom erzeugt. Solche Anlagen werden auch als Wärme- oder Kondensations-Kraftwerke bezeichnet, da die Stromproduktion über den Umweg Wärmeerzeugung realisiert wird. Die anfallende Abwärme muss, wenn sie nicht anderweitig genutzt werden kann, durch Kühlanlagen (z. B. Kühltürme) mittels Kondensation gekühlt werden, also vernichtet werden muss.
Das Prinzip der Stromgewinnung ist bei allen Kraftwerktypen ähnlich. Aber es gibt erhebliche Unterschiede zwischen einem Kohle-, Gas-, Öl-, Solar-, Wasser-, oder Kernkraftwerk. Dazu gehören nicht nur die Kosten, sondern auch die mit der Stromgewinnung verbundenen Belastungen für die Umwelt, der Gesundheit und des soziales Zusammenlebens.

Kraftwerks- bzw. Anlagenarten

Wärmekraftwerke

Wasser- und Meereskraftwerke

Windkraftanlagen

Photovoltaikanlagen

Solarthermische Solarkraftanlagen

  • CSP-Technologie (Concentrated Solar Power)
    - Parabolrinnen-Kraftwerk
    - Parabolspiegel-Kraftwerk (Dish-Stirling-Kraftwerk)
    - Solarturm-Kraftwerk
    - Sonnenöfen
  • Aufwindkraftwerk

Kernkraftwerke


Kraftwerksturbine
Quelle: Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG

Kühlturm
Der Kühlturm (Rückkühler) gibt Wärme von wassergekühlten Systemen in die Atmosphäre ab. Warmes Wasser aus dem System kommt in den Kühlturm und wird über den Füllkörper (Wärmeübertragungsfläche) verteilt. Luft wird durch den Füllkörper gezogen oder gedrückt, wodurch ein kleiner Teil des Wassers verdunstet. Verdunstung entfernt Wärme aus dem restlichen Wasser, das im Kaltwasserbecken gesammelt und zum System zurückgeleitet wird, um erneut Wärme zu absorbieren.


Kühltürme-Nasskühlung

Quelle: MULTI Kühlsysteme GmbH

Die Nasskühlungfindet in Deutschland am häufigsten Verwendung, weil sie den höchsten Wirkungsgrad erzielt. Sie wird hauptsächlich im Dampfkraftwerk eingesetzt. Nasskühltürme ermöglichen die Abfuhr großer Wärmemengen und können das Wasser auf relativ niedrige Temperaturen abkühlen. Nachteilig sind der hohe Wasserverbrauch und die Bildung von Dampfschwaden oberhalb der Türme. Wird ein Wasserkreislauf genutzt (Umlaufkühlung), können sich Algen und andere Mikroorganismen wie beispielsweise Legionellen bilden. Das erfordert den Einsatz von Chemikalien.

Auf eine Trockenkühlung wird nur unter speziellen Bedingungen (z. B. bei einer niedrigen mittleren Temperatur oder bei Wassermangel) zurückgegriffen. Als Kühlmedium wird Luft verwendet. Das Kühlwasser kommt nicht direkt mit der Atmosphäre in Kontakt, sondern wird durch Rohre geleitet. Diese verfügen über Kühlrippen, an denen die Umgebungsluft vorbeiströmt. Sie wird erwärmt, steigt auf und transportiert die Wärme ab. Ventilatoren können die Wärmeübertragung unterstützen.

Es wird zwischen der direkten und der indirekten Trockenkühlung unterschieden. Bei der ersten Art existiert nur ein Kreislauf. Der Abdampf der Turbine wird direkt in den Kühlturm geleitet. Er fungiert als Kondensator. Die indirekte Trockenkühlung verfügt über zwei Kreisläufe. Im Heizkreislauf wird der Dampf rückkondensiert. Anschließend wird die überflüssige Wärme an den Wasserkreislauf abgeführt. In diesem befindet sich der Trockenkühlturm, der den Kondensator kühlt. Die Verbreitung von Keimen ist aufgrund der fehlenden Dampfschwaden ausgeschlossen. Im Vergleich aller Kühlungen hat die Trockenkühlung den niedrigsten Wirkungsgrad.

Kühltürme-Trockenkühlung
Quelle: MULTI Kühlsysteme GmbH

Kühltürme-Hybridkühlung
Quelle: MULTI Kühlsysteme GmbH

Die Hybridkühlung vereinigt die Vorteile der beiden erstgenannten Arten. Sie verbraucht deutlich weniger Wasser als die Nasskühlung. Bei gleicher Kühlleistung sind die Investitionen jedoch höher. Starke Ventilatoren mischen in Hybridkühltürmen dem Dampf warme Luft bei. Dadurch ist die Abluft weniger feucht. Die austretenden Dampfschwaden sind kaum sichtbar. Im Vergleich zur Trockenkühlung erreicht die Mischform einen besseren Wirkungsgrad. Dieser ist allerdings aufgrund des Stromverbrauchs der Ventilatoren geringer als bei der Nasskühlung. Um Planungs-, Verkehrs- und/oder Genehmigungsproblemen zu begegnen, sind Hybridkühlungen eine geeignete Lösung.

Kühltürme: Kühltechnik aus Edelstahl und GFK
- MULTI Kühlsysteme GmbH

Kühltürme bzw. Rückkühler

Kühlturm-Typen

Beschreibung

Vorteile

Nachteile

Nasskühlturm mit
offenem Kreislauf
(Nasskühlung)

Das zu kühlende Wasser wird über Sprühdüsen und Füllkörper verteilt und die Wärme an die Umgebungsluft abgeführt

leistungsstark
einfacher Aufbau

hoher Wasserverbrauch
Einsatz von Wasser-behandlungschemie

Nasskühlturm mit
geschlossenem Kreislauf

(Nasskühlung)

Das Prozesswasser strömt in glatten Rohrbündeln (Wärmetauscher) durch den Kühlturm und wird durch das Kühlwasser/Verdunstungskälte abgekühlt

leistungsstark
kommt ohne direkten Kontakt von Prozesswasser und Luft/Kühlwasser aus

hoher Wasserverbrauch
lhöhere Anforderung an Wasserqualität
lEinsatz von Wasserbehandlungschemie

Trockenkühlturm
(Trockenkühlung)

Das Kühlwasser kommt mit der Umgebungsluft nicht direkt in Kontakt, sondern strömt in Rohren, die mit Kühlrippen versehen sind. Die Luft strömt an den Rippen vorbei, wird erwärmt, steigt auf und transportiert so die Wärme nach oben ab.

keine Maßnahmen zum Hygieneschutz notwendig
keine sichtbar austretenden Schwaden

begrenzte Leistung

Hybridkühlturm
(Hybridkühlung)

Verbindung der Vorteile von Nasskühlung und Trockenkühlung: Der Kühlwasser-Wärmeübertrager wird komplett benässt, wodurch die vorbeiströmende Luft befeuchtet wird und die Leistung steigt.

geringerer Wasserverbrauch (vor allem bei Nutzung im Umlauf-Prinzip)
höhere Kühlleistung als Trockenkühlung

relativ hohe Investitionskosten
Maßnahmen zur chemischen Wasseraufbereitung erforderlich

Quelle: aqua-Technik Beratungs GmbH

Legionellen in Kühlkreisläufen, Verdunstungskühlanlagen, Kühltürmen und Nassabscheidern sind spätestens seit Inkrafttreten der 42. BImSchV (Bundes-Immissionsschutzverordnung) ein relevantes Thema. Laut dieser Verordnung müssen Betreiber dafür sorgen, dass ihre Anlagen so konzipiert und betrieben werden, dass Verunreinigungen des Wassers durch Mikroorganismen (insbesondere Legionellen) verhindert werden.
Die gängigen Wassertemperaturen über 20 °C und der Nahrungseintrag über die Luftwäschereigenschaft von Kühltürmen sind Grundlage des Legionellenwachstums. Stagnation, Stillstand, das eingesetzte Biozid und besonders Biofilme - häufig sind es mehrere Zusatzkomponenten, die für erhöhte Legionella Werte in wasserführenden Anlagen verantwortlich sind.

Legionellen im Kühlturm bekämpfen - Jürgen Tauschek, aqua-Technik Beratungs GmbH


Funktionsweise eines Naturzug-Nasskühlturm
Quelle: VSE AG

Eine Einführung in die Funktion von Kühltürmen
- Grundfos GmbH

Kühltürme mit System + Kühltürme - Bildergalerie
- Richter Cooling Systems GmbH & Co. KG

Höchste Energieeffizienz mit EWK-Kühltürmen
- EWK Kühlturm GmbH


Unterschied zwischen einer konventionellen Wärme- und Stromversorgung eines Gebäudes (Strombezug und Brennwert-Heizkessel) und einer Versorgung mittels hocheffizienter Mini-KWK-Anlage.

Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger - Umweltbundesamt
Kraftwerke - Wikipedia
Öffentliche Nettostromerzeugung in Deutschland in 2022
- energy-charts.info - Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Strom- und Wärmeversorgung in Zahlen - Umweltbundesamt


Wärmeversorgung in Dänemark - Hintergrund 2019
- Peter Ritter, Ramboll Beratung Energiesysteme

Energieversorgung - Energieerzeugung

Kraft-Wärme-Kopplung / Wärme-Kraft-Kopplung
Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bzw. Wärme-Kraft-Kopplung (WKK) ist die gleichzeitige Umwandlung von Primärenergie in mechanische oder elektrische Energie und Nutzwärme. Sie ist das effizienteste Prinzip zur energetischen Nutzung von fossilen oder erneuerbaren Brennstoffen. Denn im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken, welche die bei der Stromerzeugung aus Brennstoffen unweigerlich entstehende Wärme über Kühltürme oder durch die Einleitung in Gewässer ungenutzt entsorgen, wird bei Einsatz von KWK die entstehende Wärme sinnvoll genutzt.
Viele große Kraftwerke erzeugen Strom, bei denen von der eingesetzten Primärenergie im Schnitt nur 38 % in Strom umwandelt werden. 62 % der Ursprungsenergie fallen als Wärme an, die oftmals nicht genutzt wird und z. B. über Kühltürme abgeführt wird. Um neben dem Strom auch die Wärme nutzen zu können, braucht man kleinere Kraftwerkseinheiten, die dezentral in der Nähe der Wärmeabnehmer arbeiten.
Typische Einsatzgebiete von KWK-Anlagen sind:

  • Mehrfamilienhäuser
  • Wohnsiedlungen
  • Bürogebäude
  • Krankenhäuser
  • Industrie- und Gewerbebetriebe

Nicht nur zur Gebäudeversorgung mit Heizwärme und Warmwasser, sondern auch als Prozesswärme, zur technischen Kälteerzeugung (wärmebetriebene Kälteanlage - KWKK) und zur Druckluftversorgung kann die Wärme eingesetzt werden. Eine KWK bzw. WKK kann durch viele Technologien realisiert werden. Das Hauptprinzip ist dabei die dezentrale Nutzung der (gleichzeitig) bereitgestellten Elektrizität und Wärme im näheren Umkreis.


Prinzip einer Wärme-Kraft-Kopplung
Quelle: BHKW-Infozentrum GbR

Die Verbrennungskraftmaschinen (Motor, Gasturbine) unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Art der Abwärme. Während bei Verbrennungsmotoren der größte Teil der Abwärme im Kühlwasser anfällt, wird die Wärme beim Gasturbinenprozeß in einem höheren Temperaturbereich durch das Abgas abgegeben. Daraus resultieren u. a. auch die unterschiedlichen Anwendungsfelder dieser beiden Technologien. So werden Gasturbinen insbesondere im Bereich der Industrie zur Bereitstellung von Niedertemperatur-Prozeßwärme (bis 500°C) eingesetzt, während die Motorenanlagen vor allem im Bereich der Raumwärmetemperatur-Bereitstellung ihre Anwendung finden.

In den meisten Fällen setzt sich eine BHKW-Anlage aus folgenden Hauptkomponenten zusammen

  • Motor, Gasturbine oder Stirlingmotor als Generatorantrieb / Brennstoffzelle
  • Generator zur Stromerzeugung
  • Wärmetauschersysteme zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus Abgas, Motorabwärme und Ölkreislauf
  • Diverse elektrische Schalt- und Steuereinrichtungen zur Stromverteilung bzw. zum Kraftmaschinenmanagement
  • Hydraulische Einrichtungen zur Wärmeverteilung

Insbesondere im Bereich der Raumwärmebereitstellung wird das BHKW-System meistens durch einen Spitzenkessel sowie einen Wärmespeicher ergänzt.
Markus Gailfuß, BHKW-Infozentrum Rastatt

Mit einer Brennstoffzelle kann eine andere Art der KWK umgesetzt werden. In einer Brennstoffzelle wird die Enthalpie des Brennstoffes direkt in elektrische und thermische Energie gewandelt. Sie vermeidet damit Zwischenschritte bei der Energiewandlung und unterliegt nicht den Beschränkungen durch den Carnot-Wirkungsgrad, wie dies bei konventionellen Systemen der Fall ist.
Die Arbeitsweise einer Brennstoffzelle ist mit der Umkehrung der Elektrolyse des Wassers vergleichbar. Während bei der Elektrolyse durch Zufuhr von elektrischer Energie das Wassermolekül in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird, reagieren in einer Brennstoffzelle H2 und O2 unter Abgabe von elektrischer und thermischer Energie zu Wasser. > hier ausführlicher

Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung - Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V.
Blaue Energie - Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V.

Wärmebetriebene Kälteanlage - KWKK
Bei der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) wird die Wärme aus der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zur Kälteerzeugung in einer wärmebetriebenen Kältemaschine eingesetzt. Diese nutzen Prozessabwärme, Wärme von einer Solarthermie-Anlage oder einer KWK-Anlage (z. B. BHKW), um dadurch einen Kälteprozess nach dem Verdunstungsprinzip aufrecht zu erhalten.

Die dreifache Nutzung des Energiequelle (Brennstoff, Solarthernie, Geothermie) in Form von Strom, Wärme und Kälte wird im wird als Trigeneration bezeichnet. Mit dieser Technologie werden ökologische und ökonomische Aspekte sichergestellt. Außerdem wird durch die Nutzung der Wärme in wärmegetriebenen Kältemaschinen die Jahresnutzungsdauer, wenn in den Sommermonaten kein Raumwärmebedarf vorhanden ist, die Wirtschaftlichkeit eines BHKW verbessert.
Das KWKK-Prinzip kommt hauptsächlich in großen Blockheizkraftwerken zum Einsatz, mit denen z. B. Einkaufszentren, Bürogebäude, Krankenhäuser Pflegeheime, Flughäfen ganzjährig klimanisiert werden sollen.

Absorptionskältemaschinen (AKM)
Absorptionskältemaschinen (AKM) sind thermisch angetriebene Kältemaschinen, die Wärme durch unmittelbare Anbindung an ein Fernwärmenetz oder eine KWK-Anlage beziehen, wodurch sie bei diesen Anlagen auch in Zeiten geringerer Wärmeabnahme für eine bessere Auslastung sorgen.


Absorptionskältemaschinen (AKM)
Quelle: BHKW-Infozentrum GbR

Wasser-Lithiumbromid-AKM
Bei einer H2O-LiBr-Anlage erfolgt die thermische Verdichtung des Kältemittels mit Hilfe eines kombiniertem Lösungsmittel- und Kältemittelkreislaufes. Die elektrisch betriebene Lösungsmittelpumpe wälzt die hygroskopische Wasser-LiBr-Lösung um. Das Kältemittel Wasser verdampft auf niedrigem Temperaturniveau und wird von der Wasser-LiBr-Lösung absorbiert. Die dadurch verdünnte Lösung wird auf ein höheres Druckniveau gepumpt und unter Wärmezufuhr wird das Kältemittel Wasser als Dampf freigesetzt. Dieser kondensiert im Kondensator. Das Kondensat wird entspannt und im Verdampfer unter Wärmeaufnahme aus der Umgebung verdampft.

Ammoniak-Wasser-AKM
Der Absorptionskälteprozess in einer Ammoniak-Wasser-Kälteanlage ist ähnlich dem der H2O-LiBr-AKM. Jedoch erfolgt hier nach dem Austreibungsprozess zusätzlich ein thermisches Trennverfahren (Rektifikation) der aufgrund der geringen Dampfdruckdifferenz von Wasser und Ammoniak. Diese Variante der thermischen Kälteerzeugung wird nur bei einem Kältebedarf unter 5 °C eingesetzt. Mit einem einstufigen Prozess (SE-AKM) können Verdampfertemperaturen von bis zu -60° C erreicht werden. Typische Anwendungsfelder für NH3-H2O-AKM sind zum Beispiel die Lebensmittelindustrie und die Lagerhaltung. Zweistufige AKM (DL-AKM) werden wegen ihrer hohen Investitionskosten nur bei Antriebstemperaturen >150 °C wirtschaftlich sinnvoll einsetzbar.

Absorptionskältemaschinen (AKM)
- BHKW-Infozentrum GbR

AKA ecoFreezer
Die ecoFreezer50 ist eine kompakte Absorptionskälteanlage der neuesten Generation, die mittels Abwärme im Bereich von 100 bis 180 °C energieeffizient Kälteträgertemperaturen von bis zu -30 °C erzeugt. Im Vergleich zu den energieintensiven Kompressionskälteanlagen wird der benötigte Energiebedarf auf ein viel geringeres Maß reduziert, sodass sich die Kälteerzeugungskosten durch die ecoFreezer drastisch senken lassen.
Die Innovation der ecoFreezer besteht sowohl in ihrem sehr energieeffizienten Anlagenbetrieb als auch in ihrer kompakten Bauweise. Der Mehrwert liegt in der Reduzierung von CO2-Emissonen infolge des geringen Energiebedarfs und der Verwendung des natürlichen und preiswerten Kältemittels Ammoniak, das nicht zum Treibhauseffekt (GWP) und dem Ozonabbau (ODP) beiträgt. Es ist ein ökologisches und ökonomisches Wirtschaften möglich.


Kraft-Wärme-Kältekopplung - AKA ecoFreezer - Industriefabrik Schneider GmbH

 

Adsorptionskältemaschinen (AKM)


Adsorptionskältemaschinen (AdKM)
Quelle: BHKW-Infozentrum GbR

Die AdKM-Anlage sind wie eine AKM thermisch angetriebene Kälteanlage. Sie besteht aus zwei mit Sorptionsmittel gefüllten Arbeitskammern sowie einem Kondensator und einem Verdampfer. Als Sorptionsmittel wird Silicagel und als Kältemittel Wasser eingesetzt.
Es laufen gleichzeitig zwei Prozesse ab. Zum einen die Verdampfung des Kältemittels und Adsorption des entstehenden Kältemitteldampfes durch das Adsorptionsmittel. Zum anderen die Desorption des im Adsorptionsmittel gebundenen Kältemittels und nachfolgend die Kondensation des entstehenden Dampfes. Da zwischen zwei Adsorberbetten zyklisch umgeschaltet werden muss, kann mit AdKM nur ein quasi kontinuierlicher Prozess realisiert werden. Wasser-Silicagel-AdKM sind insbesondere für Fernwärme und Solarthermie geeignet, da sie noch Antriebstemperaturen von 60 °C nutzen können.
Der niedrige COP (ca. 0,4), die hohen Investitionskosten sowie das große Gewicht und Bauvolumen erschweren den Einsatz von AdKM und lassen sie meist unwirtschaftlich werden. Zudem beträgt die maximal zulässige Auskühlung des Heizwassers 13 K, bei tiefen Temperaturen jedoch nur 5 – 6 K.

Adsorptionskältemaschinen (AKM)
- BHKW-Infozentrum GbR

DEC-Anlage


DEC-Anlage
Quelle: BHKW-Infozentrum GbR

Beim DEC-Verfahren (Desiccant Evaporative Cooling/Trockenmittel-Verdunstungskühlung) wird die Kälte durch sorptive Lufttrocknung und anschließende Verdunstungskühlung erzeugt. Das Kältemedium bei diesem offenen Adsorptionsprozess ist die zu klimatisierende Luft.
Die zu kühlende Luft wird durch den Luftfilter in den Zuluftkanal gesaugt und durch Kondensation im mit Silicagel oder Zellulose/LiCI bestückten Sorptionsrad getrocknet. Mit Hilfe des Wärmerückgewinnungsrad wird die erwärmte Luft abgekühlt und im Verdunstungsbefeuchter weiter abgekühlt. Die konditionierte Luft gelangt in das Gebäude. Die Abluft gelangt in den Abluftkanal der DEC-Anlage wird erst durch Befeuchtung gekühlt und danach vom Wärmerückgewinnungsrad erwärmt, wobei dieses sich abkühlt und zur Kühlung des Zuluftstromes beitragen kann. Die vorgewärmte Abluft wird durch den Regenerationserhitzer weiter auf 55 – 65 °C erwärmt. Dadurch werden die Trocknungsmittel im Sorptionsrad regeneriert und können wieder zur Entfeuchtung der Zuluft eingesetzt werden. Hierfür können verschiedene Wärmequellen wie Abwärme, Fernwärme, oder Solarwärme genutzt werden, wobei die Höhe der Regenerationstemperatur von der erforderlichen Trocknungsleistung abhängig ist.
Eine DEC-Anlage ist für kleine Kälteleistung bis 400 kWh bzw. Zuluftmengen bis 50.000 m3/h geeignet. Der Einbau der DEC-Komponenten in bestehende Zentralklimaanlagen ist ebenso möglich wie die Bereitstellung von Warmluft durch den Einbau eines Lufterhitzers in die DEC-Anlage.

DEC-Verfahren
- BHKW-Infozentrum GbR

DEC-Anlage - Trocknen und Kühlen ohne Kältemaschine
- Klingenburg GmbH

Planung und Wirtschaftlichkeit von DEC-Anlagen im Umfeld der Energiewende
- Dipl.-Ing. Ronny Mai, ILK Dresden gGmbH, Bereich Luft- und Klimatechnik

KWKK-Technologien - BHKW-Infozentrum GbR
Grundlagen der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung - BHKW-Infozentrum GbR
KWKK- Kraft, Wärme und Kälte aus einer Anlage
- ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V.

Energiespeicher
Energiespeicher können den Erfolg der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, entscheiden. Pumpspeicherkraftwerke oder Blei-Säure-Batterien haben sich seit Jahrzehnten bewährt. An der Entwicklung, dem Bau und der Integration neuer Energiespeichersysteme in die Energieversorgung wir gearbeitet. Die Energiespeicher sind für die Verbreitung erneuerbarer Energien zur Stromversorgung entscheidend. Es gibt zurzeit verschiedene Energiespeicher, die sich im Aufbau, in der Betriebsart und der Energieform, die sie speichern, unterscheiden.

Verschiedene Speicherarten bzw. Speichertechnologien:

  • Mechanische Energiespeicher
    Mechanische und thermomechanische Energiespeicher werden für die Langzeitspeicherung von elektrischer Energie durch die Umwandlung in eine andere Energieform genutzt.
    Pumpspeicherkraftwerke
    Hydraulischer Energiespeicher
    Druckluftspeicher
    • Schwungradspeicher
    • Flüssigluft-Energiespeicher
    • Thermopotenzialspeicher
  • Thermische Energiespeicher (Wärmespeicher)
    Thermische Energiespeicher gibt es in drei verschiedene Speicherkonzepten:
    1. Sensible Speicher (Wärmespeicherung durch Temperaturveränderung des Speichermediums)
    2. Latente Speicher (Wärmespeicherung hauptsächlich durch die Nutzung von Phasenwechsel von fest zu flüssig)
    3. Thermochemische Wärmespeicher (Wärmespeicherung in Form einer reversiblen thermo-chemischen Reaktion)
    Wärmespeicher werden zur Wärme- und Kälteversorgung sowie zur Kopplung mit unterschiedlichen Wärmenetzsystemen. Diese Lang- und Kurzzeitwärmespeicher werden zentral, dezentral und/oder gebäudeintegriert eingesetzt.
    • Erdwärmesondenspeicher
    Naturstromspeicher
    Eisspeicher
    • Aquiferspeicher
    • PCM-Speicher (Phase Change Material)
    • Kies-Wasser-Speicher
    • Sorptionsspeicher
    • Gebäudeintegrierte Speicher (kaltes Nahwärmenetz)
    • Heißwasser-Speicher
    Multifunktionaler Power-To-Heat&Power Speicher "multiTESS")
    • Wasserspeicher für Power-to-Heat-Anlagen
    • SaltX-Anlage
  • Chemische Energiespeicher
    Diese Speicher basieren auf dem Prinzip der Umwandlung von Strom (möglichst erneuerbare Stromüberschüsse), mittels Elektrolyse in Wasserstoff. Zurzeit sind die Methanisierung (Erdgas), Methanolisierung und die Fischer-Tropsch-Synthese (synthetischer Benzin/Diesel/Kerosin) noch am interessantesten.
    • Wasserelektrolyse
    • Power-to-Gas
    • Metallhydridspeicher

  • Elektrochemische Energiespeicher (Dezentrale und zentrale Batteriespeicher)
    Diese Speicher basieren auf dem Prinzip der Umwandlung von Strom (möglichst erneuerbare Stromüberschüsse), mittels Elektrolyse in Wasserstoff. Zurzeit sind die Methanisierung (Erdgas), Methanolisierung und die Fischer-Tropsch-Synthese (synthetischer Benzin/Diesel/Kerosin) noch am interessantesten.
    • Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien
    • Nickel-Kadmium und Nickel-Metallhydrid Batterien
    • Natrium-Schwefel-Batterien
    • Blei-Säure-Batterien
    • Luftsauerstoff-Batterie – Metall-Luft-Batterien
    • ZEBRA-Batterien – Natrium-Nickelchlorid-Batterien
    Redox-Flow-Batterie – Vanadium, Polysulfid-Bromid, Zink-Brom und andere
  • Elektrische Energiespeicher
    Die Energiespeicherung in einem Kondensator beruht auf der Aufrechterhaltung eines elektrischen Feldes, in welchem Energie gespeichert ist. Im Zusammenhang der Energiespeicherung sind vor allem Superkondensatoren von Bedeutung.
    Bei Spulen dagegen wird die Energie in elektromagnetischen Feldern gespeichert. Um diese Felder nahezu verlustfrei aufrechtzuerhalten, ist ein sehr geringer Innenwiderstand notwendig. Dies wird z. B. mit Supraleitern realisiert, indem diese auf extrem niedrige Temperatur abgekühlt werden.
    • Kondensatoren
    • Supraleitende magnetische Energiespeicher

Technologien des Energiespeicherns– ein Überblick
- ingenieur.de, VDI Verlag GmbH

Energiespeicher-Technologien im Überblick
- energie-experten.org, Greenhouse Media GmbH

Energiespeicherung als Element einer sicheren Energieversorgung
- Wiley-VCH GmbH

Der Stromspeicher. Selbst erzeugten Solarstrom jederzeit nutzen.
- Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG

Dunkelflaute
Die Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind) und die "kalte" Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind, hohe Stromnachfrage [Winter]) sind eine Hürde der Energiewende, denn ein Totalausfall von Wind und Sonne gefährden die Versorgungssicherheit mit Strom und Wärme.
Im Rahmen der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, werden die Erneuerbare Energien (Windkraft, Photovoltaik) den Hauptanteil der Energieversorgung übernehmen und die konventionellen Energieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle, Holz, Atomkraft) ersetzen. Wie sieht es aber aus, wenn über Tage hinweg kein Wind weht und es eine längere Zeit keine Sonne scheint? Die bestehenden Biogasanlage und die eventuell vorhandene Wasserkraftwerke werden den notwendigen Bedarf energetischer Nutzung (Strom, Wärme, Verkehr, Produktherstellung und Grundstoffindustrie) nicht zur Verfügung stellen können. Hier ist der Einsatz von Energiespeichern notwendig.
In systemrelevante Bereichen (z. B. Krankenhäuser, Arztpraxeb, Altenheime, Wassererke, Tankstellen) sind auch Netzersatzanlagen (Notstromaggregate) installiert. Diese sind nicht für eine dauerhafte und klimaneutrale Stromerzeugung geeignet, können aber reaktionsschnell kurzfristig auftretende Spitzen abfangen. Die Netzersatzanlagen werden in Virtuellen Kraftwerken (Ein Zusammenschluss von dezentralen Einheiten im Stromnetz, die über ein gemeinsames Leitsystem koordiniert werden) zum Ausgleich von Netzfrequenzschwankungen genutzt. Im Notfall kann auch Wärme und Kälte gemietet werden.


Ausgleich in der "kalten Dunkelflaute"

Kalte Dunkelflaute - Robustheit des Stromsystems bei Extremwetter
- F. Huneke, C. Perez Linkenheil, M. Niggemeie - Greenpeace Energy eG

Dunkelflaute: Wie ernst ist der Ausfall von Wind & Solar?
- Florian Blümm, Tech for Future

Blackout
Bei einem Blackout ("Verdunkelung", Versorgungszugammenbruch) fällt die Stromversorgung langanhaltend flächendeckend aus. Stromausfälle, wie sie z. B. nach heftigen Unwettern auftreten, sind kein Blackout.

Autark bei Blackout: Photovoltaik-Stromspeicher mit Notstromfunktion
Kai Schmerer, Redaktion TechStage - Heise Medien GmbH & Co. KG

Blackout in Deutschland – ohne Strom mit Folgen
Steffen Scherer, planet wissen - Westdeutscher Rundfunk Köln

Mit Photovoltaik gegen Blackout gewappnet
Photovoltaik.one - DV8 Media

PV-Anlage mit Inselbetrieb bei Stromausfall nutzen?
ZOLAR GmbH

Blackout: Kein Strom trotz Solaranlage
Blackout News UG (haftungsbeschränkt)

Photovoltaik nutzen bei Stromausfall
solaridee.de - vaive

Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.

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