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ZETTELS KLEINES ZIMMER

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Dieses Thema hat 186 Antworten
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 Kommentare/Diskussionen zu "Zettels Raum"
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Llarian Offline



Beiträge: 6.549

27.03.2022 04:04
#76 RE: Die Energiewende Antworten

Mein heutiger Beitrag beschäftigt sich mit Windstrom.

Saki Offline



Beiträge: 47

28.03.2022 16:49
#77 RE: Die Energiewende Antworten

Lieber Llarian,

sollten die Daten der Windleistung, die dem Diagramm aus Ihrem Beitrag zugrunde liegen, in Form von z.B. Excel-Daten vorliegen, ist eine numerische Integration über den gesamten Zeitraum leicht möglich. Division durch das Zeitintervall ergibt dann die mittlere Leistung, die dann ins Verhältnis zur installierten Leistung gesetzt werden kann.

Damit habe ich wahrscheinlich Eulen nach Athen getragen, wollte es aber mal gesagt haben.

Herzliche Grüße,
Saki

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

28.03.2022 22:36
#78 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Saki im Beitrag #77
sollten die Daten der Windleistung, die dem Diagramm aus Ihrem Beitrag zugrunde liegen, in Form von z.B. Excel-Daten vorliegen, ist eine numerische Integration über den gesamten Zeitraum leicht möglich. Division durch das Zeitintervall ergibt dann die mittlere Leistung, die dann ins Verhältnis zur installierten Leistung gesetzt werden kann.

Lieber Saki, ich weiß auch noch wie man einen Mittelwert bestimmt. :)

Nein, ich habe zwei Probleme, ein einfaches und ein schweres. Das erste sind die Daten: Ich habe sie tatsächlich ad hoc nicht gehabt, TenneT hat zwar ein Super Applet um die Daten zu visualisieren, gibt aber die Rohdaten nicht raus. Dann hatte ich eine andere Webseite gefunden, die die Daten in 15 Minuten Schritten über die letzten 11 Jahre anbietet. Heureka, dachte ich. Bis ich feststellte, dass die Daten unvollständig sind und nur solchen Strom erfasst haben, der nicht schon in festen Kontingenten verkauft ist. Derzeit habe ich etwas von der Bundesregierung, aber leider nicht so differenziert, wie ich es mir wünsche. Ich arbeite dran.

Mein größeres Problem möchte ich auch mal andeuten, und das tue ich hier bewusst, weil ich mir noch nicht sicher bin, wie ich es löse. Vielleicht haben ja Sie oder andere eine Idee. Grundsätzlich gibt es diverse Arten von Strom: Der, der direkt erzeugt und verbraucht wird. Aber auch der, der erst in einer Batterie gespeichert wird und dann verbraucht wird. Dann den, der erst in einem PSK gespeichert wird und dann verbraucht wird. Und dann der, der erst in Methan umgesetzt wird, dass dann wieder zu Strom umgesetzt wird, und dann verbraucht wird. Und noch einige Stufen mehr (Windrad->Batterie->PSK->Methan->Strom). Jetzt kann ich natürlich über obige Mittelwertfunktion heraus bekommen wie viel Windräder ich brauche, um über das Jahr benötigten 550 TwH Strom zu erzeugen. Aber wie sieht jetzt die optimale Ladefunktion aus, bzw. was ist der minimale Park an Batterien, PSK und Methanerzeugern, um die Stromfunktion abzubilden, ohne dass es zu einem Blackout kommt. Gibt es überhaupt eine analytische Lösung? Bis jetzt habe ich nur die naive Idee das ganze per Hill-Climbing zu lösen und eigentlich millionenfach zu raten, wie ein solcher Park aussehen müsste. Das Problem erscheint mir nicht trivial zu sein.

Wenn ich bisher im Web Arbeiten dazu gelesen habe, dann nur auf dem Niveau man müsse den ganzen exzessiven Strom halt speichern und dann wird das irgendwie. Betonung auf Irgendwie. Aber ich habe bis dato nix gelesen, wo jemand geschrieben hätte: "wir brauchen genau Pumpspeicherwerke mit einer Kapazität von 4711,x Gigawattstunden." Aber genau das ist es, was mich interessiert.

Zitat
Damit habe ich wahrscheinlich Eulen nach Athen getragen, wollte es aber mal gesagt haben.


Tragen Sie bitte! Ernsthaft. Ich meine in dem Fall hats bei mir noch gereicht, aber manchmal hat man auch Tomaten auf den Augen. Vielleicht gibt es zu dem oben genannten Problem eine ganz triviale Lösung und ich sehe sie nur nicht.

Emulgator Offline



Beiträge: 2.758

28.03.2022 23:03
#79 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Llarian im Beitrag #78
Jetzt kann ich natürlich über obige Mittelwertfunktion heraus bekommen wie viel Windräder ich brauche, um über das Jahr benötigten 550 TwH Strom zu erzeugen. Aber wie sieht jetzt die optimale Ladefunktion aus, bzw. was ist der minimale Park an Batterien, PSK und Methanerzeugern, um die Stromfunktion abzubilden, ohne dass es zu einem Blackout kommt. Gibt es überhaupt eine analytische Lösung?

Wollen Sie die Frage exemplarisch für eine konkrete Erzeugungs-/Nachfragezeitreihe gelöst haben oder geht es Ihnen darum, ein Modell zu bauen, mit dem man ausrechnen kann, welche Kombination an Speichern nötig ist, um mit festgelegter Wkeit immer Bereitstellung und Verbrauch im Gleichgewicht zu haben?

Eigentlich kann man die zweite Frage auch lösen, wenn man die Zeitreihe für die erste Frage lang genug hat, da approximiert gewissermaßen die empirische Verteilungsfunktion sich an die echte. Hier verbaut man allerdings leicht die Annahme, daß die Variabilität bei niedrigem Windkraftausbau so groß ist wie bei hohem Windkraftausbau. In Wirklichkeit hat man ja keinen Random Walk mit konstanter Varianz, sondern mit Varianz in Abhängigkeit von der installierten Leistung: Am Anfang werden die Windparks gebaut, die wirklich permanent durchlaufen, später werden auch Windparks in Lagen gebaut, wo die Einschaltwindgeschwindigkeit häufiger über der tatsächlichen Windgeschwindigkeit liegt.

Mathematisch ist die Grundlage nichts exotisches. Versicherungen rechnen so ähnlich ihre Ruinwahrscheinlichkeiten aus. Die Modellierung ist schwierig und die Daten sind schwierig zu bekommen.

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

29.03.2022 00:58
#80 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Emulgator im Beitrag #79
Wollen Sie die Frage exemplarisch für eine konkrete Erzeugungs-/Nachfragezeitreihe gelöst haben oder geht es Ihnen darum, ein Modell zu bauen, mit dem man ausrechnen kann, welche Kombination an Speichern nötig ist, um mit festgelegter Wkeit immer Bereitstellung und Verbrauch im Gleichgewicht zu haben?

Ich hatte erst einmal an eine konkrete Zeitreihe gedacht. Ich habe Winddaten (oder ich bilde mir ein sie zu haben) aus den letzten 3 Jahren. Ich würde erst einmal eine davon nehmen (beispielsweise 2021) und versuchen eine kostenminimale Lösung für genau diese Zeitreihe zu finden. Natürlich unter der vereinfachenden Annahme, dass man die Menge der Windräder und die daraus resultierende Energiemenge linear hochskalieren kann. Das ist natürlich in dem Sinne eine unzulässige Vereinfachung, weil die Funktion mit aller Sicherheit unterhalb der linearen Steigung liegen muss (weil die besten Plätze ja schon belegt sind). Dennoch würde diese Rechnung erst einmal im Sinne einer "best-case" Abschätzung etwas Licht ins Dunkel bringen. Was den Verbrauch angeht, so werde ich diesen gnadenlos sowohl über den Tag als auch über das Jahr linearisieren und das ist nicht einmal abwegig. Ich war erstaunt wie konstant der Verbrauch über das Jahr und auch über den Tag sich oftmals darstellt.
Und im Rahmen dessen dass der Wind insgesamt doch recht zufällig, auch über den Tag, fluktuiert, würde ich sogar vermuten (nur vermuten, nicht wissen), dass die genaue Verteilung der Nachfragefunktion über den Tag fast nichts am Ergebnis ändern wird.

Zitat
Eigentlich kann man die zweite Frage auch lösen, wenn man die Zeitreihe für die erste Frage lang genug hat, da approximiert gewissermaßen die empirische Verteilungsfunktion sich an die echte.


Zumindest wenn man nicht an den Klimawandel glaubt.

Zitat
Mathematisch ist die Grundlage nichts exotisches. Versicherungen rechnen so ähnlich ihre Ruinwahrscheinlichkeiten aus. Die Modellierung ist schwierig und die Daten sind schwierig zu bekommen.


Schon, aber genau das ist der Punkt: Ich bin kein Mathematiker und genaugenommen nicht einmal ein Datenanalyst. Ich verstehe was von KI, Robotik, Stahl & Messtechnik. Ich habe zwar ein paar Ideen, wie man das ganze lösen kann, aber keinen trivialen Ansatz in der Tasche. Im Moment denke ich gerade an Suche (A* um genau zu sein). Aber ich grüble noch.

Emulgator Offline



Beiträge: 2.758

29.03.2022 02:00
#81 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Llarian im Beitrag #80
Ich hatte erst einmal an eine konkrete Zeitreihe gedacht. Ich habe Winddaten (oder ich bilde mir ein sie zu haben) aus den letzten 3 Jahren.
Dann würde ich erstmal versuchen, mit der Zeitreihe der installierten Leistung zu normalisieren, damit die Varianzkomponente verschwindet, die uns durch den Ausbau vorgegauckelt wird. Besser wäre noch, auch Wartungsstillstände einzubeziehen, da sie definitiv von der Altersverteilung im Windturbinenpark abhängen, aber das kann auch in den Diskussionsteil kommen.

Zitat von Llarian im Beitrag #80
Ich würde erst einmal eine davon nehmen (beispielsweise 2021) und versuchen eine kostenminimale Lösung für genau diese Zeitreihe zu finden. Natürlich unter der vereinfachenden Annahme, dass man die Menge der Windräder und die daraus resultierende Energiemenge linear hochskalieren kann.
Wir reden über eine kostenminimale Speicherung, ja? Da haben wir die verschiedenen Speichertechnologien, ihren jeweilgen Umwandlungsverlust, ihren jeweiligen Verlust über die Speicherzeit, ihre Fixkosten (Abschreibungsdauer bedenken!), ihre variablen Kosten (Verschleiß pro Zyklus) und den "Flaschenhals", wieviel überhaupt abgegeben oder aufgenommen werden kann.
Kritisch wird es mit den steigenden Grenzkosten. Sie würden bei der Annahme linearer Skalierbarkeit wahrscheinlich auf das Ergebnis kommen, daß man ein Bundesland als Pumpspeicherkraftwerk umwidmen müßte, weil dies die günstigste und leistungsfähigste Speichertechnologie ist. So eine Lösung ist natürlich ein Witz. Analog kann man auch nicht damit rechnen, in den deutschen Batteriespeichern das Weltlithiumangebot zu gegenwärtigen Preisen verbauen zu können.

Als "Pseudospeicher" sollte man noch zeitlich flexiblen Verbrauch rechnen.

Zitat von Llarian im Beitrag #80
Was den Verbrauch angeht, so werde ich diesen gnadenlos sowohl über den Tag als auch über das Jahr linearisieren und das ist nicht einmal abwegig. Ich war erstaunt wie konstant der Verbrauch über das Jahr und auch über den Tag sich oftmals darstellt. Und im Rahmen dessen dass der Wind insgesamt doch recht zufällig, auch über den Tag, fluktuiert, würde ich sogar vermuten (nur vermuten, nicht wissen), dass die genaue Verteilung der Nachfragefunktion über den Tag fast nichts am Ergebnis ändern wird.
Mit Linearisieren meinen Sie, konstanten Verbrauch zu unterstellen? Damit machen Sie sich die Rechnung sehr optimistisch, weil sich die Varianz in der Erzeugung zu der Varianz im Verbrauch aufaddiert. Dies gilt insbesondere, wenn Verbrauch und Erzeugung stochastisch unabhängig voneinander sind. (Sind sie aber nicht, wenn im Verbauch auch die pumpenden Speicherkraftwerke enthalten sind.) Für eine optimistische Rechnung kann man den Verbrauch natürlich als konstant unterstellen.

Aus dem mathematischen Grunde haben es übrigens Versicherungen gerne, wenn man seine Prämien regelmäßig zahlt und nicht in zufälligen Batzen irgendwann.

Zitat von Llarian im Beitrag #80
Zumindest wenn man nicht an den Klimawandel glaubt.
Der Klimawandel kann im 3-Jahres-Horizont vernachlässigt werden, weil dieses Phänomen ja als viel langfristiger aufgefaßt wird.

Zitat von Llarian im Beitrag #80
Schon, aber genau das ist der Punkt: Ich bin kein Mathematiker und genaugenommen nicht einmal ein Datenanalyst. Ich verstehe was von KI, Robotik, Stahl & Messtechnik. Ich habe zwar ein paar Ideen, wie man das ganze lösen kann, aber keinen trivialen Ansatz in der Tasche. Im Moment denke ich gerade an Suche (A* um genau zu sein). Aber ich grüble noch.

Ein bißchen haben wir ja gerade angefangen, nämlich den Sachverhalt zu beginnen, zu verstehen. Der nächste Schritt wären Vereinfachungen und alles in Formeln zu gießen. Danach schauen wir nach einem hübschen Theorem aus dem Mathebuch und wenden es zum Schluß auf die vorhandenen Daten an.

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

29.03.2022 03:08
#82 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Emulgator im Beitrag #81
Dann würde ich erstmal versuchen, mit der Zeitreihe der installierten Leistung zu normalisieren, damit die Varianzkomponente verschwindet, die uns durch den Ausbau vorgegauckelt wird.

Wenn wir das selbe meinen, habe ich das auch schon erwogen, aber dann verworfen: Wir brauchen derzeit etwa 550 TwH im Jahr, die installierte Leistung liegt etwas höher und die tatsächliche so um die 114. Jetzt dachte ich, ich normalisiere erst einmal mit 550/114, denn dann hat mein neuer "virtueller" Windstrom ja genau die 550 TWh erbracht. Das ist aber ein Fehler, denn natürlich gibt es Zeitpunkte an denen dann so viel Wind weht, dass man die ganze Elektrizität gar nicht mehr verarbeiten kann. Es braucht also mehr als die bisher installierte Leistung multipliziert mit 550/114, um die "weggeworfene" Energie auch zu kompensieren.

Zitat
Besser wäre noch, auch Wartungsstillstände einzubeziehen, da sie definitiv von der Altersverteilung im Windturbinenpark abhängen, aber das kann auch in den Diskussionsteil kommen.


Dann wird die Welt richtig kompliziert. Zu kompliziert für eine Überschlagsrechnung.

Zitat
Wir reden über eine kostenminimale Speicherung, ja?


Unbedingt.

Zitat
Da haben wir die verschiedenen Speichertechnologien, ihren jeweilgen Umwandlungsverlust, ihren jeweiligen Verlust über die Speicherzeit, ihre Fixkosten (Abschreibungsdauer bedenken!), ihre variablen Kosten (Verschleiß pro Zyklus) und den "Flaschenhals", wieviel überhaupt abgegeben oder aufgenommen werden kann.


Bis auf die variablen Kosten habe ich das im Wesentlichen zusammen getragen. Vor allem bei den Power-To-Gas Anlagen fehlt mir derzeit allerdings der variable Anteil, so daß ich das derzeit nur in den Abschreibungskosten verstecken kann (ja ich weiß, irgendwann rechnet man nur noch Unsinn).

Zitat
Kritisch wird es mit den steigenden Grenzkosten. Sie würden bei der Annahme linearer Skalierbarkeit wahrscheinlich auf das Ergebnis kommen, daß man ein Bundesland als Pumpspeicherkraftwerk umwidmen müßte, weil dies die günstigste und leistungsfähigste Speichertechnologie ist.


Erstaunlicherweise nicht. :)

Ich bastele es gerade erst zusammen, aber bisher bildet sich in meinem Kopf ungefähr das folgende: Kurze, schnell wechselnde Speicherung ("Minuten, sehr wenige Stunden") sind am sinnvollesten in Akkus zu speichern. Muss ich dagegen den Strom für mehrere Stunden bis zu einem oder zwei Tagen speichern, dann wird das Pumpspeicherwerk die beste Wahl sein. Aber schon ab einer Speicherdauer von zwei Tagen ist es sinnvoller den Strom direkt zur Methansynthese zu verwenden, weil die Kosten für Akku oder Pumpspeicher die Speicherung von Gas weit übersteigen. Daher muss auch nicht ganz Deutschland mit Pumpspeicherkraftwerken zugebaut werden. Ich rechne mit einigen hundert. Und ich weiß was für ein Wahnsinn das schon ist. Aber machbar. Wenn man es denn wirklich will. Irre teuer, aber möglich. Wenn ich bedenke, dass wir wirklich tagelange, im Extremfall zwei Wochen lange Dunkelflauten haben, kommt man kaum umhin zu sehen, dass mit das wichtigste Standbein der Energiewende eigentlich die Gassynthese sein muss.

Wenn ich mir die Randbemerkung erlauben darf: Es ist eigentlich ein Wahnsinn sondergleichen, dass man wie bescheuert ein hirnloses Windrad nach dem anderen gebaut und gefördert hat, obschon die eigentlich nur parasitär von der Regelenergie der konventionellen Kraftwerke profitieren. Das sich durch den Zappelstrom ergebende Problem hat man kaum angefasst. Und jetzt wird man noch dümmer (man sollte kaum meinen es geht) und vernichtet die Regelenergie, ohne überhaupt realisiert zu haben, dass der ganze Quatsch, den man die letzten 20 Jahre gebaut hat, ohne diese überhaupt nicht funktionieren kann. Das ist so unglaublich blöde, das mir die Worte fehlen. Und das passiert nicht oft.

Zitat
Als "Pseudospeicher" sollte man noch zeitlich flexiblen Verbrauch rechnen.


Das halte ich für überschätzt. Denn was sollte das sein? Okay, Akku laden, Nachtspeicherheizung oder Wärmepumpe im Winter, vielleicht noch die eine oder andere chemische Synthese in der Industrie. Aber ansonsten? Ich kenne eigentlich nahezu keine Industrieanlage, die wirklich nach der Verfügbarkeit von Strom funktioniert. Haushalt auch nicht. Wenn ich kochen will, will ich kochen. Natürlich, mit viel Geld kann ich einen Industriebetrieb auch dazu bringen, freiwillig nicht zu produzieren. Aber der Preis übersteigt den Nutzen bei weitem. Das ist am Ende nur ein kontrollierter Brownout.

Zitat
Mit Linearisieren meinen Sie, konstanten Verbrauch zu unterstellen? Damit machen Sie sich die Rechnung sehr optimistisch, weil sich die Varianz in der Erzeugung zu der Varianz im Verbrauch aufaddiert. Dies gilt insbesondere, wenn Verbrauch und Erzeugung stochastisch unabhängig voneinander sind. (Sind sie aber nicht, wenn im Verbauch auch die pumpenden Speicherkraftwerke enthalten sind.) Für eine optimistische Rechnung kann man den Verbrauch natürlich als konstant unterstellen.


Da Pumpspeicher heute nahezu keine Rolle spielen, ist das egal ob man sie derzeit einschließt oder nicht.

Zitat
Der nächste Schritt wären Vereinfachungen und alles in Formeln zu gießen. Danach schauen wir nach einem hübschen Theorem aus dem Mathebuch und wenden es zum Schluß auf die vorhandenen Daten an.


Vereinfacht habe ich ja schon einiges. :)
Und mit Formel tu ich mich eben sehr schwer, das hatte ich ja angedeutet. Lassen Sie mich mal meine Lösung erstümpern, vielleicht kann man dann noch ein bischen Analytik treiben. Aber ich werde erst einmal einen kleinen Simulator mit meinen bisherigen Abschätzungen zusammen schrauben.

Saki Offline



Beiträge: 47

29.03.2022 17:36
#83 RE: Die Energiewende Antworten

@ Llarian,

Ich habe mir ein paar Gedanken zu Ihrem "größeren Problem" gemacht:

Zitat von Llarian im Beitrag #78
Jetzt kann ich natürlich über obige Mittelwertfunktion heraus bekommen wie viel Windräder ich brauche, um über das Jahr benötigten 550 TwH Strom zu erzeugen. Aber wie sieht jetzt die optimale Ladefunktion aus, bzw. was ist der minimale Park an Batterien, PSK und Methanerzeugern, um die Stromfunktion abzubilden, ohne dass es zu einem Blackout kommt.


Man nehme statt dem bestimmten Integral über das Gesamtintervall zur Berechnung der mittleren Leistung die Stammfunktion. Das entspricht einer akkumulierten Energie. Davon zieht man an jeder Stelle die Mittlere Leistung * Zeit ab. Das entspricht einem als konstant angenommenen Verbrauch. Alternativ kann man auch eine entsprechende skalierte Zeitreihe des Verbrauchs nehmen. Der Mittelwert dieser Differenzfunktion ist Null (bzw sollte durch Skalierung der Produktion auf Null gebracht werden) Wenn diese Funktion positiv ist, wird zu viel Strom produziert, der gespeichert werden muss. Wenn sie negativ ist, wird "gespeicherter Strom" benötigt.

Das globale Maximum dieser Funktion wäre auf den ersten Blick die Speicherkapazität, die vorgehalten werden muss. Ich bin noch nicht ganz sicher, was passiert wenn der Betrag des globalen Minimums größer ist. Der Einfachheit halber nehme man den größeren Wert. Eine Energielücke müsste aus einem Vorrat geschlossen werden, mathematisch eine Integrationskonstante aus der Vorperiode.

An dieser Stelle wäre es aus meiner Sicht wichtig, eine Wirkungsgradbetrachtung der Speicherung vorzunehmen. Ich bezeichne den als Eta mit der üblichen Konvention Eta < 1. Gemeint sein soll der Gesamtwirkungsgrad Strom->Speicher->Strom. Der zusätzliche Speicherbedarf berechnet sich dann als Zusatzfaktor von 1/Eta. Damit ist es aber noch nicht getan, denn dieser Speicher muss ja auch mit zusätzlicher Leistung gefüllt werden. Ich versuche mal eine Formel ( oder besser Algorithmus) anzugeben, wie man den Zusatzbedarf ausrechnen kann. Dabei soll E(t) die oben erwähnte Stammfunktion der Leistungszeitreihe sein, also E(t)=Integral(P(t')*dt'). Mit Pm bezeichne ich die bereits ermittelte mittlere Leistung, die ich als konstanten Verbrauch bzw. Bedarf annehme. Beta sei der Skalierungsfaktor, um den die Leistung vergrößert werden muss. Beta berechnet sich aus Eta meiner Meinung nach mit dem folgenden Zusammenhang:

Max[Beta*E(t)-Pm*t] = (1/Eta) * Max[E(t)-Pm*t]

Dabei ist Max[] das globale Maximum der Funktion in eckigen Klammern, was natürlich von der konkreten Zeitreihe abhängt, man kann die Rechnung aber für mehrere exemplarische Zeitreihen durchführen. Auf der rechten Seite steht im wesentlichen der bereits ermittelte Speicherbedarf. Konkret muss Beta wohl iterativ ermittelt werden. 1/Eta wäre ein brauchbarer Startwert, Beta sollte kleiner sein.

Ich hoffe, dass mir dabei keine allzu gravierenden Fehler unterlaufen sind und das hilfreich ist.

HG, Saki

F.Alfonzo Offline



Beiträge: 1.597

29.03.2022 21:46
#84 RE: Die Energiewende Antworten

Faszinierend, womit der Llarian seine Freizeit verbringt.

Ich würde sowas ja nur machen, wenn ich dafür bezahlt würde. Und selbst dann würde ich mir noch zwei mal überlegen, ob ich mich auf das politische Minenfeld begeben würde, falls ich eine Wahl hätte...

zwerg Offline



Beiträge: 76

29.03.2022 22:19
#85 RE: Die Energiewende Antworten

@Saki: Achtung, bei einer konkreten Zeitreihe haben wir kein echtes Maximum, sondern nur eine empirisch ermittelte Schätzung des Maximums, wobei Extremwertanalysen wenig robust sind. Also, grundlegend macht Llarian hier ja nur einen Backtest, wie eine bestimmte Lösung anhand alter Daten und altem Bedarf performen würde. Es ist sehr wahrscheinlich, dass das ermittelte Maximum in der zukünftigen Realität nicht reichen würde. Aber gut, uns würde hier ja die Größenordnung reichen. Wir sind ja nicht der Stromnetzbetreiber.

HR2 Offline



Beiträge: 740

29.03.2022 23:14
#86 RE: Die Energiewende Antworten

Tolle Serie! Vielen Dank Herr Llarian.

Begriff/Definition "Primärenergie": Was ist das? Doch auch Sonne und Wind, nicht?

Energieausbeute Wind: Die erste Reihe Windmühlen raubt der zweiten Reihe, die der dritten Reihe usw.
Ist das eingerechnet? Kann man den Verlust seriös berechnen? Wird der berechnet?

Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 12.269

30.03.2022 00:14
#87 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von HR2 im Beitrag #86

Energieausbeute Wind: Die erste Reihe Windmühlen raubt der zweiten Reihe, die der dritten Reihe usw.
Ist das eingerechnet? Kann man den Verlust seriös berechnen? Wird der berechnet?


Das Stichwort ist "Wake-Effekt" ('wake' wie Windschatten), und es scheint da nur stichprobenartige Auswertungen einzelner Windparks zu geben. "An sich" sind die Maschinen versetzt zueinander aufgestellt, so daß die bei der vorherrschenden Windrichtung nicht fluchtend stehen. Die Wirbelschleppen können sich aber anscheinend auch bis zu 50 km weit auf dahinterliegende Turbinenparks auswirken. Auf die Schnelle hab' ich das hier gefunden.

https://www.sciencemediacenter.de/alle-a...arks-berechnet/
https://www.turbit.com/post/wake-effekte...-teil-1?lang=de
https://iopscience.iop.org/article/10.10...53/3/032020/pdf
https://iopscience.iop.org/article/10.10...24/1/012162/pdf



"Les hommes seront toujours fous; et ceux qui croient les guérir sont les plus fous de la bande." - Voltaire

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

30.03.2022 00:55
#88 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von F.Alfonzo im Beitrag #84
Faszinierend, womit der Llarian seine Freizeit verbringt.

Ich verbringe meine Freizeit damit, damit unsere Leser das nicht müssen und stattdessen so gut informiert sind, wie der Spargel das immer erzählt hat. :)

Nein, ernsthaft. Ich habe derzeit tatsächlich aus persönlichen Gründen ein bischen mehr Zeit als sonst und der Nerd in mir hat Spaß daran solche Probleme zu lösen, oder zumindest daran rumzustümpern. Warum fangen Nerds mit kaum zweistelligem Alter an Programme zu schreiben, die vollkommen nutzlos sind und schon zehntausend mal geschrieben wurden? Ich ballere mir auch gerne die Seele aus dem Leib, aber ich schreibe auch gerne Code und ich knobel auch schon mal ganz gerne.

Zitat
Ich würde sowas ja nur machen, wenn ich dafür bezahlt würde. Und selbst dann würde ich mir noch zwei mal überlegen, ob ich mich auf das politische Minenfeld begeben würde, falls ich eine Wahl hätte...


Inzwischen ist doch ganz Deutschland ein Minenfeld. Und dieses spezielle wird immer mehr zur Zeitbombe. Ich kann mir durchaus vorstellen, dass im kommenden Winter wirklich Menschen erfrieren, ebenso wie das wir eine massive Rezession erleben werden, weil wir keinen Strom haben. Das sind schon sehr wichtige Themen. Ich halte die kulturelle Zerstörung durch die Corona-Politik (Ende des Rechtsstaates) sowie Merkels Flüchtlingsparty für am Ende noch destruktiver. Aber die Destruktion ist deutlich langsamer als die, die uns trifft, wenn im nächsten Winter wirklich der Strom ausfällt.

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

30.03.2022 01:09
#89 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von HR2 im Beitrag #86
Tolle Serie! Vielen Dank Herr Llarian.

Vielen Dank. Ab hier werde ich allerdings langsamer veröffentlichen, bis jetzt war nur viel Recherche, jetzt kommt das rechnen.

Zitat
Begriff/Definition "Primärenergie": Was ist das? Doch auch Sonne und Wind, nicht?


Nur dann, wenn die Energie eingefangen und verbraucht wird und genaugenommen ist der Begriff an der Stelle schwierig, da die Energie nicht von einem anderen Energieträger umgewandelt wird. Sonne, die einfach so auf die Erde fällt, diese wärmt und wieder abgestrahlt wird, ist nicht gemeint. Hinter dem Wort Primärenergie verbergen sich gleich zwei Probleme: Zum einen das (fossile) Kraftwerke nur einen begrenzten Wirkungsgrad haben, d.h. beispielsweise das ein Kohlekraftwerk, dass 100 MWh an Strom erzeugt, dafür 120 MWh an Primärenergie (in Form von Kohle) verbraucht. Zum anderen das wir in Deutschland uns viel zu sehr auf Sekundärenergie (Strom) beschränken, wenn wir von der Energiewende reden. Da reden wir dann von 550 TWh Strom. Okay, dann erzeugen wir halt auf magische Weise diese 550 Watt mit Windmühlen und Solarzellen. Dazu kommen aber noch einmal fast 2000 TWh an davon völlig unabhängiger Primärenergie in Form von (fossilen) Heizungen und (nicht elektrischen) Autos. Wo soll das dann herkommen? Nur um eine Vorstellung von dem Irrsinn zu geben: Wir erzeugen heute mit Windkraftwerken zwischen 100 und 120 TWh im Jahr. Und lassen wir die Zappelproblematik dabei einfach mal außen vor. Wir brauchen aber mehr als 2000 TWh an Energie, wenn wir weiter heizen und Auto fahren wollen, d.h. wir brauchen fast 20 mal so viele Windräder, selbst wenn wir den Strom glätten. Irrsinnig viel. Und ich meine Irrsinn.

Zitat
Energieausbeute Wind: Die erste Reihe Windmühlen raubt der zweiten Reihe, die der dritten Reihe usw. Ist das eingerechnet? Kann man den Verlust seriös berechnen? Wird der berechnet?


Das kann man tatsächlich. Das Problem ist, wer mal Strömungsgleichungen gesehen hat, der weiß das das zum einen wirklich irre kompliziert ist, zum anderen von so vielen Randannahmen abhängt, dass diese Berechnungen oftmals den Character von Kaffesatzleserei annehmen. Klar kann man das überschlagen, aber ausrechnen ist extrem schwer. Besser ist, es zu simulieren. Man kanns einfach messen. Ich stelle ein Windrad hin und messe den Wind an der nächsten Stelle. Das gibt mir einen viel besseren Eindruck, wie viel wirklich noch ankommt. Aber Sie haben insofern natürlich völlig recht: Man kann nicht Windrad hinter Windrad bauen. Wenn das ganze kommt, dann werden wir ein vielfaches an Landschaftsverlust haben.

F.Alfonzo Offline



Beiträge: 1.597

30.03.2022 01:21
#90 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Llarian im Beitrag #88
Nein, ernsthaft. Ich habe derzeit tatsächlich aus persönlichen Gründen ein bischen mehr Zeit als sonst und der Nerd in mir hat Spaß daran solche Probleme zu lösen, oder zumindest daran rumzustümpern.


Das kann ich durchaus nachvollziehen und mache das selbst gerne; allerdings nur dann, wenn sich abzeichnet, dass der Aufwand sich in Grenzen hält. In dem Moment, in dem ich feststelle dass es schwierig ist an fundamentale Daten zu kommen, wäre die Sache hobbymäßig für mich vorbei. Und offensichtlich ist das ja hier der Fall.

Der Vergleich mit den Programmier-Nerds passt hier auch nicht wirklich, weil die relativ autonom ihr Ding durchziehen können, ausprobieren, failure, nochmal ausprobieren, etc. Die sind nicht auf Daten Dritter angewiesen, die offensichtlich niemand rausrücken will oder darf, sofern sie überhaupt existieren...

Kleiner Nachtrag: Ich bin selbst Volkswirt und habe mich recht frühzeitig, während des Studiums, schon dazu entschlossen mich in Richtung Finanz- und Versicherungsmärkte zu spezialisieren. Trivialer Grund: Sehr gute Datenbasis. Da kann man wunderbar rechnen.

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

30.03.2022 01:31
#91 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Saki im Beitrag #83
Man nehme statt dem bestimmten Integral über das Gesamtintervall zur Berechnung der mittleren Leistung die Stammfunktion. Das entspricht einer akkumulierten Energie. Davon zieht man an jeder Stelle die Mittlere Leistung * Zeit ab. Das entspricht einem als konstant angenommenen Verbrauch. Alternativ kann man auch eine entsprechende skalierte Zeitreihe des Verbrauchs nehmen. Der Mittelwert dieser Differenzfunktion ist Null (bzw sollte durch Skalierung der Produktion auf Null gebracht werden) Wenn diese Funktion positiv ist, wird zu viel Strom produziert, der gespeichert werden muss. Wenn sie negativ ist, wird "gespeicherter Strom" benötigt.

Das globale Maximum dieser Funktion wäre auf den ersten Blick die Speicherkapazität, die vorgehalten werden muss. Ich bin noch nicht ganz sicher, was passiert wenn der Betrag des globalen Minimums größer ist. Der Einfachheit halber nehme man den größeren Wert. Eine Energielücke müsste aus einem Vorrat geschlossen werden, mathematisch eine Integrationskonstante aus der Vorperiode.

Das Problem ist, dass diese Betrachtung zu stark vereinfacht. Zum einen haben wir nicht eine Speichertechnologie sondern mehrere, die aber unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Zeiteigenschaften, haben. Zum anderen gibt es eine triviale weitere "Speicherart": Energie wegwerfen. Das klingt auf den ersten Blick absurd, ist es aber nicht. Betrachten Sie genau das Maximum, dass Sie in einem Jahr haben, den "Powertag" sozusagen, wo es richtig Wind gibt und die Sonne brennt. Wenn wir die Speicherkapazität für genau diesen Tag auslegen, dann ist die zu groß. Weil es viel günstiger ist diese Spitze zu ignorieren und den Speicher nur für normal gute Tage auszulegen. Besonders erschwerend ist, dass wir mit Power-to-Gas einen potentiell riesigen Speicher haben, der aber nur dann trägt, wenn die Umwandlung richtig ausgelegt ist. Kurz zusammengefasst: Das geht nicht in eine Formel ein.

Zitat
An dieser Stelle wäre es aus meiner Sicht wichtig, eine Wirkungsgradbetrachtung der Speicherung vorzunehmen.


Genau das habe ich getan, mein Problem ist aber, dass ich eben nicht nur eine Speicherart habe, sondern mehrere (mit unterschiedlichen Etas).

Ich will mal versuchen mein Problem zu skizzieren, oder zumindest den Ausschnitt an dem ich gerade knabbere. Nehmen wir an, wir haben ein paar richtig windige Tage. Und wir haben so viel Strom, dass wir zum einen unsere einfachen Speicher (Batterien und Pumpspeicherwerke) richtig volllaufen lassen können. Danach weht der Wind nur noch so sehr, dass wir gerade so eben die angefragte Energie liefern können. Und jetzt kommt die Kardinalsfrage: Lasse ich jetzt den Strom im PSK oder mache ich daraus Methan? Weil: Wenn ich mein PSK leer laufen lasse, um eben Methan zu gewinnen, und danach eine noch größere Flaute kommt, dann muss ich vergleichsweise teures Methan verbrennen (das durch zwei Umwandlungen, erst im PSK, dann Methansynthese) sehr teuer geworden ist. Also war meine Entscheidung schlecht. Dreht der Wind aber auf, und ich habe stattdessen mein PSK voll gelassen, geht mit jetzt Strom verloren, weil ich ihn nicht mehr speichern kann. Auch schlecht. Ich hätte also in die Zukunft blicken müssen, um die richtige Strategie zu haben. Solche Modelle verschliessen sich "normalen" Formeln, denn hier spielt Probabilistik eine Rolle.

Zitat
Ich hoffe, dass mir dabei keine allzu gravierenden Fehler unterlaufen sind und das hilfreich ist.


Wir hatten im kleinen Zimmer eine ähnliche Rechnung gemacht, als wir überschlagen haben was es kosten würde den angeblich "überschüssigen" Strom, den wir 2021 erzeugt haben, in Methan umgewandelt hätten. Und im Ergebnis war der Strom absurd teuer, weil wir wirklich jede Kilowattstunde einfangen wollten. Das ganze wird wesentlich effizienter, wenn man nicht maximal auslegt. Aber die Betrachtung oben, erst einmal eine Funktion aufzustellen, um das Maximum zu ermitteln, gefällt mir sehr gut. Dafür schon einmal danke. Ich geh jetzt denken. :)

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

30.03.2022 01:38
#92 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von F.Alfonzo im Beitrag #90
Das kann ich durchaus nachvollziehen und mache das selbst gerne; allerdings nur dann, wenn sich abzeichnet, dass der Aufwand sich in Grenzen hält.

Ich habe den Aufwand völlig unterschätzt. Aber so ist es eben: Wer A sagt muss auch B sagen. Wenns mir zuviel wird kann ich immer noch den Sch.... einziehen und mich geschlagen geben.

Zitat
In dem Moment, in dem ich feststelle dass es schwierig ist an fundamentale Daten zu kommen, wäre die Sache hobbymäßig für mich vorbei.


Ich glaube, ich habe inzwischen ein paar. Als kleine Randnotiz: Ich finde es eher irritierend wie solche Daten bewacht werden. Das muss beim Klimawandel noch schlimmer sein. Da sitzt eine Lobby auf ihren Daten, macht riesige Ankündigungen was alles passieren wird, was geht und was nicht geht, bewacht aber die Daten wie ihren Augapfel. Und teilweise wird sogar offen eingeräumt, dass man die Daten nicht hergeben will, weil der andere ja nur "Fehler suchen" will.

Zitat
Kleiner Nachtrag: Ich bin selbst Volkswirt und habe mich recht frühzeitig, während des Studiums, schon dazu entschlossen mich in Richtung Finanz- und Versicherungsmärkte zu spezialisieren. Trivialer Grund: Sehr gute Datenbasis. Da kann man wunderbar rechnen.


Der böse Informatiker würde jetzt sagen: Umso mehr Ehre für den, der mit schlechten, unvollständigen und schwachen Daten zu guten Ergebnissen kommt. Ich habe vor langen Jahren mal Radardaten in Rohfassung gesehen, es war mit unmöglich irgendetwas sinnvolles darin zu erkennen. Und dann haben ein paar Experten gezeigt, wir man mit geschicktem Filtern in den Daten plötzlich zwei Flugzeuge erkennen kann. Fand ich sehr beeindruckend.

Krischan Offline




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30.03.2022 08:19
#93 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Llarian im Beitrag #91

Ich will mal versuchen mein Problem zu skizzieren, oder zumindest den Ausschnitt an dem ich gerade knabbere. Nehmen wir an, wir haben ein paar richtig windige Tage. Und wir haben so viel Strom, dass wir zum einen unsere einfachen Speicher (Batterien und Pumpspeicherwerke) richtig volllaufen lassen können. Danach weht der Wind nur noch so sehr, dass wir gerade so eben die angefragte Energie liefern können. Und jetzt kommt die Kardinalsfrage: Lasse ich jetzt den Strom im PSK oder mache ich daraus Methan? Weil: Wenn ich mein PSK leer laufen lasse, um eben Methan zu gewinnen, und danach eine noch größere Flaute kommt, dann muss ich vergleichsweise teures Methan verbrennen (das durch zwei Umwandlungen, erst im PSK, dann Methansynthese) sehr teuer geworden ist. Also war meine Entscheidung schlecht. Dreht der Wind aber auf, und ich habe stattdessen mein PSK voll gelassen, geht mit jetzt Strom verloren, weil ich ihn nicht mehr speichern kann. Auch schlecht. Ich hätte also in die Zukunft blicken müssen, um die richtige Strategie zu haben. Solche Modelle verschliessen sich "normalen" Formeln, denn hier spielt Probabilistik eine Rolle.


Auch auf die Gefahr hin, trivial zu klingen - dieser "Blick in die Zukunft" ist doch der Wetterbericht, oder? Man kann doch mittlerweile ganz gut für die nächsten 2-5 Tage das Wetter vorhersagen - zumindest weiss man, ob viel-mittel-wenig Wind weht und ob viel-mittel-wenig Sonne scheint. Unter der Annahme, dass der Verbrauch von Strom so ziemlich gleich ist und auch gleichmäßig schwankt (und Ihre Analysen, lieber Llarian, legen das ja nahe). Mein Bauchgefühl als Nicht-Ingenieur sagt mir, dass diese 2-5 Tage Vorausschau besser sind als gar nichts. Damit ließe sich doch eine zugegeben komplexe Gleichung aufstellen, die mögliche Energieausbeute der verschiedensten Zappelstromer, Füllstände der PSK, Füllstände der Methanspeicher (und bestimmt habe ich noch einiges vergessen) berücksichtigt, um zu entscheiden, wie der Strom aktuell gespeichert werden soll.

(Im Online-Einzelhandel macht man sowas z.B. mit dem Routing von Bestellungen - ist es sinnvoller, aus der Filiale oder aus dem Lager oder direkt vom Lieferanten zu liefern - was ist billiger, was ist schneller, was ist verfügbar. Zugegeben, das ist ein etwas triviales Beispiel, aber auch hier ist die Komplexität schon beliebig groß, weil es viele Einflussfaktoren gibt. Dafür gibts aber sehr schlaue Systeme, die dann anhand von Alternativen entscheiden).

Freundlichst,
Krischan

Deutsche Wurst - alles andere ist Käse.

Ulrich Elkmann Offline




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30.03.2022 11:45
#94 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Llarian im Beitrag #76
Mein heutiger Beitrag beschäftigt sich mit Windstrom.



Schönes Symbolbild heute morgen bei der Pendlerfahrt. Der größte der 3 Windparks, die ich dabei passiere: 15 Maschinen rechterhand, bis auf eine in SWS orientierte stehend; die beiden Anlagen links der Bundestraße langsam laufend, die eine nach SWS ausgerichtet, die zweite Ostnordost.

Verbrauch an Gesamtenergie zu dem Zeitpunkt 71,6 GW, davon Solar 9,6 GW, Wind Offshore 0,99 GW, Wind Onshore 1,52; Kernenergie 3,9; ansonsten 15,0 pöses Erdgas, 14,47 pöse Steinkohle, 14,74 pöse Braunkohle.

Installierte Windkraftkapazität:

Zitat
31.109 Windräder mit einer Gesamtleistung von 62.708 Megawatt [MW]
Festland zwischen Flensburg und Freiburg: 29.608 Windkraftanlagen [54.938 MW].
Weitere 1.501 Anlagen [7.770 MW] wurden in Nord- und Ostee in sogenannten Offshore -Windparks errichtet.



https://strom-report.de/windenergie/#:~:...rks%20errichtet.

Landwind liefert 2,4% der installierten Nennleistung; Meeresbrise 7,8%.



"Les hommes seront toujours fous; et ceux qui croient les guérir sont les plus fous de la bande." - Voltaire

hubersn Offline



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30.03.2022 13:22
#95 RE: Die Energiewende Antworten

Bevor wir uns weiter mit komplexen Netzstabilisierungsrechnungen und den unerfreulichen Grundeigenschaften von WKA-Strom beschäftigen, nochmal zurück zum Thema akkugestützter Speicher.

Zitat von Llarian im Beitrag #34

Ich habe inzwischen bei solchen Debatten ein einfaches Totschlagargument: Wenn dem so ist, dann: Werdet reich! Ernsthaft. Wenn ich meine ich kann Technologie für einen Bruchteil des heutigen Marktpreises darstellen, dann sollte ICH das verkaufen. Nicht irgendein Chinese, nicht Elon Musk sondern ICH selbst. Wenn ich Akkus für einen Bruchteil des heutigen Preises herstellen oder importieren kann, dann verkaufe ich das selber. Ist ein Riesenmarkt.



Das ist in der Tat ein Totschlagargument, und ein schlechtes noch dazu. Dass der Zellenpreis stark differiert vom Gerätepreis sollte ja klar sein. Dass es nicht einfach ist, gegen Branchenriesen wie BYD oder Tesla anzustinken sollte auch klar sein. Allein die Etablierung einer Marke...Organisation der Produktion...womöglich in Deutschland...die PV-Hersteller hierzulande sind ja nicht umsonst größtenteils vom Markt verschwunden. Aufbau von Produktion im Ausland? Aufbau von Vertrieb, Kundendienst usw. - das sind immense Risiken, da kann man anders sehr viel einfacher reich werden. Wenn ich die nackte Zelle für die von mir in den Raum geworfenen 66€/kWh kaufen kann, Elon Musk aber (siehe unten) für unter 400€/kWh einen schlüsselfertigen Speicher mit Langzeitgarantie und Installation bereits heute anbieten kann...da klingt ja "Glücksspiel im Casino" direkt aussichtsreich dagegen.

Zitat

Die Powerwall von Tesla kostet etwas über 9000 Euro und speichert dabei wohl 13,5 kWh. Wenn ich das für die Hälfte oder weniger kann: Ran an die Kohle! Nicht nächste Woche, nicht morgen, sofort!



Es gibt bereits heute Anbieter, die für grob die Hälfte von Tesla Hausakkuspeicher anbieten. Aktuell gibt es z.B. Pylontech für um die 1000€ fürs 2,4kWh-Akkumodul. Von Tesla selbst gibt es inzwischen ja den "Megapack", Musk hat mal was von 200 US$/kWh für die Akkus und 300 US$/kWh all-inclusive erzählt, die derzeitigen Preise liegen allerdings etwas höher: 1,5 Millionen US$ für 3,1 MWh (das ist die kleinste Einheit - der Preis lag wohl 2020 noch bei 1,2 Millionen US$), inklusive Installation und nicht unerheblicher Garantien (vor 10 Jahren hätte ich gesagt: Garantie von Tesla, bringt doch eh nix, die gehen doch bald pleite...). Und wir reden hier von einem Markt, der sich noch im Bereich "early adopter" abspielt. Bei den E-Autos erleben wir über die letzten Jahre, wie die Akkupreise dramatisch in den Keller gehen, sobald anständige Stückzahlen produziert werden und gescheite Konkurrenz existiert. Sie können ja mal mit dem Konfigurator rumspielen. 20 Megapacks in Texas, Lieferung viertes Quartal 2023, Installation selbst erledigen - rund 77 MWh für 26 Millionen US$. Also gar nicht sooooo furchtbar weit weg von den 300 US$/kWh. Will ich einen saisonalen Speicher in Tesla-Megapacks für das deutsche Stromnetz - sagen wir 150 TWh - sind das preiswerte 50 Billionen US$. Klingt anspruchsvoll. Zwei Größenordnungen zu teuer um in den Bereich "sehr teuer, aber machbar" zu kommen.

Was ich damit eigentlich ursprünglich sagen wollte, bevor ich durch meine Überschlagsrechnung abgelenkt wurde: Ihre angegebene Kostenbandbreite ist auch nach Halbierung des unteren Werts immer noch zu hoch (den Artikel selbst wollen Sie wohl nicht mehr korrigieren? Oder soll es ein regelmäßiges Zahlen-Update geben?). Selbst bei derzeitigen Preisen für Kleinstanlagen liegen diese niedriger. Dass es bei großen Speichern auf Netzebene aufgrund des Skaleneffekts eher preiswerter als teurer wird (insbesondere auch weil bei Kleinstanlagen Installation und Netzankopplung und Gehäuse und Betriebssicherheit und Wartung stärker reinschlagen), sollte doch auch klar sein. Die Energiewende wird nicht durch die Herstellung von Schein-Autarkie in Einfamilienhäusern gestemmt werden. Der Power2Gas-Ansatz baut ja auch nicht Methanisierungsanlagen in Wohnhäuser, um ein paar kWh PV-Strom in Gas umzuwandeln. Size matters.

Verschiedene Stellen haben ja schon Speicherbedarf ausgerechnet für ein Netz, das ganz überwiegend aus WKA- und PV-Erzeugung besteht. Die kommen interessanterweise auf einen Speicherbedarf von nur etwa 10 TWh oder sogar darunter, das deutet auf sehr optimistische Annahmen hin, aber das im Einzelnen aufzudröseln ist echt aufwändig. Habe ich mal bei einer "Studie" zu den "wahren Kosten" des Uranabbaus gemacht, dauert ewig, macht keinen Spaß, und das Ergebnis ist meist ähnlich wie mein initiales Bauchgefühl.

Gruß
hubersn

--
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Saki Offline



Beiträge: 47

30.03.2022 15:49
#96 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Llarian im Beitrag #91
Das Problem ist, dass diese Betrachtung zu stark vereinfacht ... Betrachten Sie genau das Maximum, dass Sie in einem Jahr haben, den "Powertag" sozusagen, wo es richtig Wind gibt und die Sonne brennt. Wenn wir die Speicherkapazität für genau diesen Tag auslegen, dann ist die zu groß. Weil es viel günstiger ist diese Spitze zu ignorieren und den Speicher nur für normal gute Tage auszulegen.


Das ist mir zu kompliziert, daher behaupte ich mal dreist, da gibt es nichts zu optimieren, die Erntelücke müsste ja dann durch mehr Windräder ausgeglichen werden.

Ich würde ja gerne selbst mit Daten herumrechnen, bin aber zu faul die selbst zu suchen. Wenn Sie welche gefunden haben, könnten Sie die bitte verlinken / zum download bereitstellen / per e-mail verschicken?

Zitat
zwerg: Achtung, bei einer konkreten Zeitreihe haben wir kein echtes Maximum, sondern nur eine empirisch ermittelte Schätzung des Maximums, wobei Extremwertanalysen wenig robust sind.



Vollkommen richtig, leider fällt mir nichts Besseres ein.

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

30.03.2022 22:40
#97 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Krischan im Beitrag #93
Auch auf die Gefahr hin, trivial zu klingen - dieser "Blick in die Zukunft" ist doch der Wetterbericht, oder? Man kann doch mittlerweile ganz gut für die nächsten 2-5 Tage das Wetter vorhersagen - zumindest weiss man, ob viel-mittel-wenig Wind weht und ob viel-mittel-wenig Sonne scheint. Unter der Annahme, dass der Verbrauch von Strom so ziemlich gleich ist und auch gleichmäßig schwankt (und Ihre Analysen, lieber Llarian, legen das ja nahe). Mein Bauchgefühl als Nicht-Ingenieur sagt mir, dass diese 2-5 Tage Vorausschau besser sind als gar nichts. Damit ließe sich doch eine zugegeben komplexe Gleichung aufstellen, die mögliche Energieausbeute der verschiedensten Zappelstromer, Füllstände der PSK, Füllstände der Methanspeicher (und bestimmt habe ich noch einiges vergessen) berücksichtigt, um zu entscheiden, wie der Strom aktuell gespeichert werden soll.

Nicht nur komplex......

Ihre Intuition täuscht Sie nicht: Die Wettervorhersage macht zwar die Ausbeute besser, leider aber die Modellierung noch einmal deutlich komplizierter, denn jetzt haben wir es endgültig mit einem versteckten Markov-Modell zu tun. Das wird mir entschieden zu aufwendig, mal ab davon, dass ich kaum die Wettervorhersagen eines Jahres zusammen klauben kann. Ich denke ich werde erst einmal mit einem Default Modell anfangen und dann weiter schauen.

Zumal man in der Realität unbedingt auch berücksichtigen muss, was zwerg angesprochen hat: Man kann das ganze am Ende nicht auf Kante nähen. Ich kann zwar ausrechnen (oder hoffentlich kann ich) wieviel Speicher man in einem konkreten Jahr gebraucht hätte, aber Deutschland braucht ja schon ein bischen mehr Sicherheit als das. Am Ende wird man immer eine ausreichende Sicherheit mit einplanen müssen, ansonsten sitzt man da wie bei Staatshaushalten von Hans Eichel.

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

30.03.2022 22:56
#98 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Saki im Beitrag #96
Das ist mir zu kompliziert, daher behaupte ich mal dreist, da gibt es nichts zu optimieren, die Erntelücke müsste ja dann durch mehr Windräder ausgeglichen werden.

Nice try, aber das ist sachlich natürlich nicht richtig. Nur weil etwas schwierig ist, bedeutet das noch lange nicht, dass man es nicht optimieren kann, eher im Gegenteil. Und ja, es wird zusätzliche Windräder bedeuten. Die können trotzdem billiger sein als ein Speicher, der nur einmal im Jahr benutzt wird. Das kann man an Toy-Beispielen auch simpel zeigen: Nehmen Sie an, Sie hätten eine Stromquelle, die über 364 Tage konstanten Strom liefert, aber an einem Tag die zehnfache Menge. Wenn Sie jetzt hochskalieren, dann kommt dabei raus, dass sie an jedem normalen Tag nicht ganz die notwendige Strommenge erzeugen und das ganz kleine Delta jeweils aus ihrem Speicher entnehmen. Und ihr Speicher ist irre teuer, er muss zehn Tage an Strom aufnehmen können. Es wäre viel, viel billiger einfach die Stromquelle so zu skalieren, dass sie an jedem Tag ausreichend Strom produziert. Und sie können den Speicher komplett weglassen. Das ist natürlich ein Toy-Beispiel. Aber es zeigt, dass die Kosten das letzte Kilowatt zu speichern statt es wegzuwerfen extrem hoch sein können. Oder anders gesagt: Optimierung is a bitch. :)

Zitat
Ich würde ja gerne selbst mit Daten herumrechnen, bin aber zu faul die selbst zu suchen. Wenn Sie welche gefunden haben, könnten Sie die bitte verlinken / zum download bereitstellen / per e-mail verschicken?


Ich werde hier eine Quelle einstellen, wenn sich mein letzter Datensatz als brauchbar herausstellt. Ich möchte nicht in die Verlegenheit geraten und Schwachsinn verlinken und bei dem ersten Datensatz, den ich gefunden hatte, war das im Nachhinein genau so.

Zitat
Vollkommen richtig, leider fällt mir nichts Besseres ein.


Mir schon. Russischer Ansatz: Rechenwert+x an Sicherheit, wobei x hinreichend groß sein muss.

Florian Offline



Beiträge: 3.077

31.03.2022 12:20
#99 RE: Die Energiewende Antworten

Zu den Optimierungsüberlegungen:

Wie man in diesem Thread sieht, ist das eine extrem komplexe Optimierungsaufgabe.
Es fließen hier unglaublich viele Parameter ein.
Die genauen Verlaufskurven für Stromverbrauch, für Wind und für Sonne. Die laufenden und die Investitions-Kosten für die diversen Speicher-Varianten. Die Kosten für die diversen Kraftwerks-Typen. Die Kosten für den Stromtransport.
Wirkungen von Verbrauchsveränderungen (etwa durch mehr Elektroautos oder Wärmepumpen. Oder durch das Abwandern von stromintensiver Industrie).
usw. usf.

Mir ist klar, dass die ganzen Berechnungen hier im Thread den Versuch darstellen, die Gesamtkosten der Energiewende irgendwie zu beziffern.
Soweit ist die ganze Diskussion hier auch sinnvoll.

Wenn es aber darum geht, tatsächlich für ein Land die optimale Lösung zu finden, dann gibt es da bereits einen sehr gut erprobten Mechanismus, um solche Optimierungsaufgaben effizient zu lösen.
Und dieser Mechanismus heißt "Markt".

Für die Abwägung, ob weitere Speicherkapazitäten effizienter sind als zusätzliche Windräder kann man getrost darauf vertrauen, dass der Markt eine solche Abwägung sehr effizient trifft.
Viel besser als irgendwelche Politiker.
Von daher wäre viel wichtiger als für bestimmte (von einem selbst als besonders toll empfundene Lösungen) zu lobbyieren, dass insgesamt der Marktmechanismus im Energiemarkt gestärkt wird.

Leider geht der Trend zu Zeit massiv in Richtung Planwirtschaft.
Ständig hört man irgendwelche schlauen Politiker, die einem erzählen in welche Richtung die Energieversorgung nun umgebaut werden sollte.
Und warum die ständigen Markteingriffe (Einspeise-Vorrang, Verbot bestimmter Heizungstypen, Verbot bestimmter Kraftswerkstypen, usw.) Teil eines super-cleveren Masterplans der Regierung sind.
Ob das ganze am Ende zusammenpasst ist dabei höchst unsicher. (Oder glaubt wirklich jemand, dass es im Wirtschaftsministerium irgendwo den Masterplan gibt, in dem der Bedarf an Speichern und an Windrädern richtig berechnet wurde, wenn die geplante Wärmepumpen-Pflicht umgesetzt wird?).
Ich hätte deutlich mehr vertrauen, dass wir am Ende eine günstige, sichere (und naturschonende) Energieversorgung hätten, Wenn man das ganze den Markt regeln lassen würde (innerhalb gewisser gesetzlicher Leitplanken).

Llarian Offline



Beiträge: 6.549

31.03.2022 15:18
#100 RE: Die Energiewende Antworten

Zitat von Florian im Beitrag #99
Wenn es aber darum geht, tatsächlich für ein Land die optimale Lösung zu finden, dann gibt es da bereits einen sehr gut erprobten Mechanismus, um solche Optimierungsaufgaben effizient zu lösen. Und dieser Mechanismus heißt "Markt".
Für die Abwägung, ob weitere Speicherkapazitäten effizienter sind als zusätzliche Windräder kann man getrost darauf vertrauen, dass der Markt eine solche Abwägung sehr effizient trifft.
Viel besser als irgendwelche Politiker.

Da gibts nur zwei Haken, und die sind ein bischen das Problem: Zum einen ist die Energiewende in dem Sinne gesetzt, sie ist mehrheitlich gewollt. Der Markt fragt aber eben nicht nach Mehrheiten. Die Mehrheit will in diesem Fall eine Lösung, die mit der marktwirtschaftlichen Lösung nichts zu tun hat. Das zweite Problem ist aber bei weitem das schlimmere: Wir besitzen ja auch (zumindest der eine oder andere von uns) etwas Geld, dass wir irgendwo investieren. Zumindest ich tu es. Und auf die Frage ob ich Geld in Stromerzeugung investiere ist meine Antwort: Ich bin doch nicht irre! Ich werde doch nicht mein Geld in einen Markt investieren, in dem ein Haufen von grünen Politikern einen Hirnriss nach dem anderen beschliesst und mich von einem Tag auf den anderen enteignen kann (und das auch mit einem kalten Lächeln tut). Der Markt im Strombereich ist vollkommen im Eimer, wer hat denn noch das Vertrauen hier echte Großinvestitionen durchzuführen? Selbst wenn morgen die Grünen ganz viel Kreide fressen würden und mit der SPD versprechen, dass ein neues xyz-Kraftwerk nicht angetastet würde, wer soll das glauben? Wir leben spätestens seit 2020 in keinem Rechtsstaat mehr, wer hat denn das das Vertrauen sein sauer verdientes Geld in etwas zu investieren, dass ihm morgen dann weggenommen wird? Ich selber bin ein inzwischen großer Anhänger von Kernkraftwerken, aber ich würde eher in einen neuen Versuch von Cargolifter investieren als in ein Kernkraftwerk auf deutschem Boden.

Zitat
(Oder glaubt wirklich jemand, dass es im Wirtschaftsministerium irgendwo den Masterplan gibt, in dem der Bedarf an Speichern und an Windrädern richtig berechnet wurde, wenn die geplante Wärmepumpen-Pflicht umgesetzt wird?).


Oh, den gibt es bestimmt. Ernsthaft. Vermutlich auf ganz ähnlichem Niveau wie dem, was ich hier veranstalte. Das ist ja kein Geheimwissen. Mit dem Unterschied, dass man dort alle "optimistischen" Angaben wie Akkupreise von unter 100 Euro pro Kilowattstunde, Gestehungspreise von unter 4 Cent und "geschätzte" Haltbarkeiten von Windrädern von mehr als 40 Jahren für bare Münze nehmen wird. Der Staatssekretär dekretiert seinen Beamten, dass sie eine Lösung schreiben sollen und die tun das auch. Wie willfährig staatliche Stellen sind haben wir jüngst beim RKI und beim PEI gesehen. Da wird auch bei Fraunhofer und beim MPI kein Widerstand zu erwarten sein. Die werden das alles schön rechnen. Muss ja auch nur ein paar Jahre halten, wenn es dann halt nicht funktioniert, sind vielleicht schon ganz andere dafür verantwortlich und man zieht sich irgendwo in den Aufsichtsrat eines grünen Stromerzeugers zurück.

Zitat
Ich hätte deutlich mehr vertrauen, dass wir am Ende eine günstige, sichere (und naturschonende) Energieversorgung hätten, Wenn man das ganze den Markt regeln lassen würde (innerhalb gewisser gesetzlicher Leitplanken).


Und genau das glaube ich nicht. Denn man kann nicht alles haben. Der Markt schafft nur eine Optimierung bestimmter Parameter, aber auch er kann die Natur nicht betrügen. Wir sind durch die letzten Jahrzehnte eine günstige und sichere Energieversorgung gewohnt, weil wir massenweise CO2 freigesetzt haben. Ich halte das für undramatisch, aber das sehen eben viele anders. Und wenn das nicht mehr geht, dann wird es eben teuer. Die Lüge, die Urlüge sozusagen, findet sich bei Jürgen Trittin (auch wenn er nicht der erste war, aber es eben sehr plakativ formulierte) mit seiner Kugel Eis. Wenn ich Vorgaben mache wie "kein CO2", dann kann(!) der Markt nur mit höheren Preisen reagieren. Und wenn ich zusätzlich noch die Vorgabe mache "keine Kernkraft", dann wird der Preis noch einmal gewaltig(!) höher. Er wird so hoch sein, dass sich nur noch ein Bruchteil der Bevölkerung den Quatsch leisten kann. Mitunter ist das das größte Verarmungsprogramm sei dem zweiten Weltkrieg. Da kann auch der Markt nichts dran ändern, es ist eine politische Fehlentscheidung bezüglich der "Leitplanken".

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