Drei Handlungs-Schwerpunkte. Solaranlagen auf - 70 Prozent der Dachflächen - 70 Prozent der...

Drei Handlungs-Schwerpunkte

Solaranlagen auf - 70 Prozent der Dachflächen - 70 Prozent der Fassadenflächen - 3 Prozent der Ackerflächen

und Windanlagen auf- 15 Prozent der Ackerflächen- 15 Prozent der Waldflächen

könnten bilanziell den Jahresbedarf an Strom, Wärme und Verkehr in Deutschland decken.

Eine von tausend verschiedenen Möglichkeiten.

Siehe dazu

http:/www energiewenderechner.de

Solaranlagen auf - 70 Prozent der Dachflächen - 70 Prozent der Fassadenflächen - 3 Prozent der Ackerflächen

und Windanlagen auf- 15 Prozent der Ackerflächen- 15 Prozent der Waldflächen

könnten bilanziell den Jahresbedarf an Strom, Wärme und Verkehr in Deutschland decken.

Wie schafft man den Ausgleich zwischen zeitweiligem Überangebot und zeitweiligem Mangel ?

Planung der Stromwirtschaft

Ausbau der Stromnetze minimieren durch Ausbau dezentraler Speicher

Vorschlag des Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)

Ausbau der Stromnetze minimieren durch Ausbau dezentraler Speicher

Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)

Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck

Vordringliches Problem:

Anschluss von Solarstromanlagen wird immer häufiger von Netzbetreibern abgelehnt.

Die Niederspannungsnetze würden angeblich überlastet.

Wie können Solaranlagen das Stromnetz überlasten?Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Niederspannungsnetz 230 V

Wie können Solaranlagen das Stromnetz überlasten?Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Mittelspannung

20.000 Volt

Niederspannungsnetz 230 V

Wie können Solaranlagen das Stromnetz überlasten?

Mittelspannungstransformator

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Niederspannungsnetz 230 V

Mittelspannung

20.000 Volt

Messpunkt

Netzberechnung geht von folgendem ungünstigsten Fall aus: Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im Sommerurlaub)

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Niederspannungsnetz 230 V

Mittelspannung

20.000 Volt

Messpunkt

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Netzberechnung geht von folgendem ungünstigsten Fall aus: Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im Sommerurlaub)

Niederspannungsnetz 230 V

Mittelspannung

20.000 Volt

Messpunkt

Minim

alspannung

Max

imal

span

nung

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Niederspannungsnetz 230 V

Mittelspannung

20.000 Volt

Mit dem Ansteigen der Sonne steigt die Spannung am Ende des Netzzweiges

Messpunkt

Mittelspannung

20.000 Volt

Niederspannungsnetz 230 VMesspunkt

Mit dem Ansteigen der Sonne steigt die Spannung am Ende des Netzzweiges

Mittelspannung

20.000 Volt

Niederspannungsnetz 230 V

Mit dem Ansteigen der Sonne steigt die Spannung am Ende des Netzzweiges

Mittelspannung

20.000 Volt

Niederspannungsnetz 230 V

Die Spannung am Ende des Netzzweiges steigt über den zulässigen Höchstwert 230 V + 10 Prozent = 253 Volt

Spannung am Hausanschluss in Volt

Mittelspannung

20.000 Volt

Niederspannungsnetz 230 V

Die Solaranlagen am Ende des Netzzweiges erhalten deshalb keine Anschlussgenehmigung

Mittelspannung

20.000 Volt

Niederspannungsnetz 230 V

Die Solaranlagen am Ende des Netzzweiges erhalten deshalb keine Anschlussgenehmigung

230 Volt

Berechnung der Spannungsanhebung

230 Volt

Berechnung der Spannungsanhebung

230 Volt

Berechnung der Spannungsanhebung

230 Volt

Berechnung der Spannungsanhebung

In einem Netzzweig ohne Stromeinspeisung und ohne Stromverbrauch ist die Spannung überall gleich.

Berechnung der Spannungsanhebung

Solarstrom I

Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben.

Berechnung der Spannungsanhebung

Solarstrom I

Zwischen den Punkten A und B hat das Netzkabel einen Widerstand R

A B

Berechnung der Spannungsanhebung

R

Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben.

Solarstrom I

Zwischen den Punkten A und B hat das Netzkabel einen Widerstand R

A B

Berechnung der Spannungsanhebung

R

Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben.

Solarstrom I

Damit der Strom I durch den Widerstand R fließt, muss am Punkt B die Spannung höher sein, als am Punkt A

Ud = R * I

Spannungsdifferenz zwischen B und A(Ohmsches Gesetz)

I

Berechnung der Spannungsanhebung

A B

I

UA = 230 V UB = UA + R * I

Punkt A :Spannung konstant 230 V

A B

Plus 4 Volt

230 Volt 234 Volt

A B

Zahlenbeispiel

Plus 8 Volt Plus 4 Volt

230 Volt 238 Volt 242 Volt

A B

Wenn zwei Solaranlagen einspeisen, fließt zwischen B und A der zweifache Strom IDeshalb verdoppelt sich dort die Spannungsanhebung auf 8 Volt

C

Plus 12 Volt Plus 8 Volt Plus 4 Volt

230 Volt 242 Volt 250 Volt 254 Volt

Unzulässig, weil über 253 Volt (230 Volt plus 10

%)

A B C D

Wenn drei Solaranlagen einspeisen, fließt zwischen B und A der dreifache Strom IDeshalb verdreifacht sich dort die Spannungsanhebung auf 12 Volt

Zusammenfassung

Spannungsanhebung Ud

ergibt sich aus

Leitungswiderstand R

und

Stromstärke I

Ud = I * R

I

Spannungsanhebung Ud

ergibt sich aus

Leitungswiderstand R

und

Stromstärke I

Ud = I * R

I

I

Wie verkleinert man die Spannungsanhebung?

Ud = I * R

Spannungsanhebung Ud

ergibt sich aus

Leitungswiderstand R

und

Stromstärke I

I

Bisher verkleinerte man R

Netzausbau

Ud = I * R

Variante Netzausbau

230 Volt

Es fließt mehr Solarstrom durch das Niederspannungsnetz.

I

Netzausbau

Mittelspannung

20.000 Volt

230 Volt

Es fließt mehr Solarstrom durch das Niederspannungsnetz in das Mittelspannungsnetz

Die Mittelspannungsnetze müssen ebenfalls verstärkt werden,

I

Netzausbau

Mittelspannung

20.000 Volt N

etzausbau

Der Konzern

Konsequenzen des Netzausbaus

Sein Stromnetz

Seine Erzeugungsanlagen

Seine Filialen

Der Konzern

Sein Stromnetz

Seine Erzeugungsanlagen

Seine abhängigen Kunden

Seine Filialen

Abhängigkeit von den Stromkonzernen

Der Konzern

Und nun kommt der

Sein Stromnetz

Seine Erzeugungsanlagen

Seine abhängigen Kunden

Seine Filialen

Der Konzern

Und nun kommt der

Sein Stromnetz

Seine Erzeugungsanlagen

Seine abhängigen Kunden

Seine Filialen

Ausbau der Fernübertragungsleitungen

Der Konzern

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Seine Filialen

Der Konzern

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Seine Filialen

Der Konzern

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

Seine Filialen

Der Konzern

Seine Fern-übertragungs-leitungen

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Seine Filialen

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

Seine Filialen

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

Die Technik wechselt

Seine Filialen

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Die Abhängigkeit bleibt

Seine Filialen

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Die Abhängigkeit bleibt

Die Strukturen bleiben

Seine Filialen bleiben

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Die Abhängigkeit steigt

Die Strukturen bleiben

Seine Filialen bleiben

Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung

Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern

Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung

Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern

Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)

Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung

Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern

Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)

Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich

Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung

Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern

Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)

Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich

Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen, denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden.

Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung

Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern

Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)

Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich

Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen, denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden.

Im Katastrophenfall (Orkane, Erdbeben, Terroranschlag etc.) bricht das gesamte System europaweit zusammen

Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung

Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern

Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B. Libyen)

Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zuBürgerbeteiligung ist nicht möglich

Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen, denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden.

Im Katastrophenfall (Orkane, Erdbeben, Terroranschlag etc.) bricht das gesamte System europaweit zusammen

Als Beispiel für Entwicklungsländer nicht geeignet

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Pumpspeicherkraftwerke in Norwegen

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Seine Filialen bleiben

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Seine Filialen bleiben

Pumpspeicher-kraftwerke

in Norwegen

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Seine Filialen bleiben

Pumpspeicher-kraftwerke

in Norwegen

in den Alpen?

In den Karpathen?

In den Pyrenäen

In der Eifel?

Im bayerischen Wald

Am Vogelsberg?

In der Rhön?

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Seine Filialen bleiben

Pumpspeicher-kraftwerke

in Norwegen

in den Alpen?

In den Karpathen?

In den Pyrenäen

In der Eifel?

Im bayerischen Wald

Am Vogelsberg?

In der Rhön?

Der Platz reicht nicht

Der Konzern

Desertec – Wüstenstrom aus Nordafrika

Offshore Windparks in Nord- u. Ostsee

Gaskraftwerke mit Erdgas aus Russland

bleibt

Seine Filialen bleiben

Pumpspeicher-kraftwerke

in Norwegen

in den Alpen?

In den Karpathen?

In den Pyrenäen

In der Eifel?

Im bayerischen Wald

Am Vogelsberg?

In der Rhön?

Der Platz reicht nicht

Umweltverbände wehren sich

1 kWh speichern

Größenvergleich Pumpspeicherkraftwerk und Bleibatterie

Wohin mit den Stromspeichern?

4 Kubikmeter WasserIm Unterbecken

100

Met

er h

ochp

umpe

n

2 Bleibatterien

OberbeckenPumpspeicherkraftwerk

Größenvergleich Pumpspeicherkraftwerk und Bleibatterie

1 kWh speichern

2 Bleibatterien

Aufladbare Batterien als Kurzzeitspeicher (Tag-Nacht-Speicher)

Zur Entlastung der Niederspannungsnetze

2 Bleibatterien

Es folgt ein Vorschlag für eine vereinfachte Förderung dezentraler Speicher in Verbindung mit einer PV-Anlage

Folgende weitere Vorschläge sind in Bearbeitung und werden später veröffentlicht.

- Förderung dezentraler Speicher im Nierspannungsnetz ohne Verbindung zu einer PV-Anlage

- Förderung von Speichern im Mittelspannungsnetz in der Nähe von Windparks

- Förderung von dezentralen Langzeitspeichern im Nieder- und Mittelspannungsnetz

2 Bleibatterien

Aufladbare Batterien als Kurzzeitspeicher (Tag-Nacht-Speicher)

Zur Entlastung der Niederspannungsnetze

Rückblende

230 Volt

Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz mit dem Widerstand R getrieben.

Dazu gehört eine treibende Spannungsdifferenz Ud

Ud = I * R (Ohmsches Gesetz)I

Bisher verkleinerte man den Widerstand R durch Netzausbau

Ud = I * R

230 VoltI

Wir verkleinern I indem wir die Solarleistung auf den Abend und die folgende Nacht verteilen.

Ud = I * R

Unsere Alternative: Speicherbau

Leistung

Tageshöchstleistung (DC)

In den Mittagsstunden ist der Solarstrom besonders hoch und überlastet bisweilen das Netz. Nachts liefern die Solarmodule überhaupt keinen Strom

Peak-Leistung der Solarmodule (wird nur selten erreicht)

Leistung

Tageshöchstleistung (DC)

Peak-Leistung der Solarmodule

Freiwillige Selbstbeschränkung

LeistungPeak-Leistung der Solarmodule

Umrichterleistung (AC)= 1/3 Peak-Leistung (DC)

Freiwillige Selbstbeschränkung:

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Wir speichern die mittägliche Leistung und speisen sie am Abend und in der Nacht ein

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Direkt einspeisen Einspeisen

Einspeisung der gespeicherten Energie ins Stromnetz

Direkt einspeisen Einspeisen

speichern

Einspeisung der gespeicherten Energie ins Stromnetz

Direkt einspeisen Einspeisen

Einspeisung der gespeicherten Energie ins Stromnetz

Direkt einspeisen Einspeisen

Ende der Netzeinspeisung zum Schutz der Batterie vor Tiefentladung

Direkt einspeisen Einspeisen

Ende der Netzeinspeisung zum Schutz der Batterie vor Tiefentladung

Volkswirtschaftliche Vorteile:

1. Die mittägliche Solarspitze liefert einen Anteil zur Deckung der abendlichen Lastspitze

Direkt einspeisen Einspeisen

Ende der Netzeinspeisung zum Schutz der Batterie vor Tiefentladung

Volkswirtschaftliche Vorteile:

1.Die mittägliche Solarspitze liefert einen Anteil zur Deckung der abendlichen Lastspitze

2.Die Netze brauchen weniger Ausbau

Direkt einspeisen Einspeisen

An Tagen mit sehr hoher Solareinspeisung

reicht die gespeicherte Energie bis in die Morgenstunden

Direkt einspeisen Einspeisen

Direkt einspeisen Einspeisen

An Tagen mit sehr hoher Solareinspeisung

reicht die gespeicherte Energie bis in die Morgenstunden

Direkt einspeisen Einspeisen

An Tagen mit sehr hoher Solareinspeisung

reicht die gespeicherte Energie bis in die Morgenstunden

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

mitt

ags

Einspeisezählerohne

RücklaufsperreUmrichter

Mittags

Die Rücklaufsperre muss weggelassen werden, damit Betreiber ihre Batterie zwar an trüben Tagen aus dem Stromnetz aufladen können, aber diesen Strom dann nicht gewinnbringend als Solarstrom einspeisen können

Speicher

DC

AC

Solargenerator

abends

abends

Einspeisezählerohne

RücklaufsperreUmrichter

Abends

Speicher

DC

AC

Solargenerator

nachts

Einspeisezählerohne

RücklaufsperreUmrichter

Nachts

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

nachts

mitt

ags

Einspeisezählerohne

RücklaufsperreUmrichter

Verbraucher im Haushalt

Zweirichtungs- zähler

Haus-anschluss

Automatische Trennung bei Stromausfall

Bei Stromausfall

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

nachts

mitt

ags

Einspeisezählerohne

RücklaufsperreUmrichter

Verbraucher im Haushalt

Zweirichtungs- zähler

Haus-anschluss

Automatische Trennung bei Stromausfall

Jede angezeigte kWh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kWh

Notwendige Änderungen (Diskussionsvorschlag)

- AC-Spitzenleistung des Umrichters = 1/3 der DC-Peakleistung des Solargenerators

- Netzanschlussberechnung nur für die (kleine) AC-Leistung des Umrichters

- Vorrang für Solareinspeisung auch für gespeicherten Solarstrom

- Zusätzliche Vergütung für den gesamten direkt und indirekt eingespeisten

Solarstrom in Höhe von 19 cent/kWh

Änderungsvorschläge für das EEG:

§ 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet,

unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu

verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme,

Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas

sicherzustellen.

Ferner § 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen

technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung

von Elektrizität für die allgemeine Versorgung.

Ende des Vorschlag für eine vereinfachte Förderung dezentraler Speicher in Verbindung mit einer PV-Anlage

Folgende weitere Vorschläge sind in Bearbeitung und werden später veröffentlicht:

- Förderung dezentraler Speicher im Niederspannungsnetz ohne Verbindung zu einer PV-Anlage

- Förderung von Speichern im Mittelspannungsnetz in der Nähe von Windparks

- Förderung von dezentralen Langzeitspeichern im Nieder- und Mittelspannungsnetz

Um Leitungsausbau zu sparen, Stromspeicher in der Nähe der Solaranlagen z.B. im Keller

Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen. Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne, Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien

Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen. Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne, Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien

Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

Im Katastrophenfall: haben wir eine Selbstversorgungs-fähige Energie-Insel

Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

Die bestehenden Übertragungsnetze wollen wir nicht abschaffen. Sie können auch zukünftig beim Ausgleich zwischen Überschuss- und Mangel-Gebieten genutzt werden. Aber wir brauchen keine neuen Fernübertragungsleitungen, denn wir setzen auf Windparks, Solaranlagen und Speicher in der Nähe der Verbraucher