Windkraftanlagen, inklusive Batterie, können Netzteile stabil halten

GE hat kürzlich die erste einer neuen Reihe von Hybrid-Windturbinen verkauft, die mit einer angeschlossenen Batterie geliefert werden. Die Batterie der Turbine kann das Äquivalent von weniger als einer Minute des Turbinenbetriebs mit voller Leistung speichern. Durch die Kombination der Batterie mit fortschrittlichen Windvorhersagealgorithmen könnten Windparkbetreiber jedoch eine bestimmte Leistung von bis zu einer Stunde garantieren.

Hybridwind: GE testet eine neue Windkraftanlage, die mit einer Batterie ausgestattet ist, um Schwankungen auszugleichen.

Dies könnte die Integration intermittierender erneuerbarer Energien erheblich erleichtern und die Kosten für Windkraft senken. Tatsächlich könnten selbst relativ kleine Batterien die Menge an erneuerbarer Energie verdoppeln, die das Stromnetz verarbeiten kann.

Die wahren Kosten erneuerbarer Energien werden bis zu einem gewissen Grad davon abhängen, wie viel Energiespeicher benötigt werden (siehe Better Computer Models Needed for Mega Wind Farms ). Viel Aufmerksamkeit wurde darauf gelegt, extrem billige Batterien zu entwickeln, die es ermöglichen, Windstrom beispielsweise nachts zu speichern, um ihn tagsüber zu nutzen. Aber je nachdem, wie schnell die erneuerbaren Energien eingesetzt werden und wie die Wind- und Solarressourcen in den verschiedenen Gebieten sind, werden solche großen Batterien oft jahrzehntelang nicht benötigt. Kleine und kostengünstigere Batterien können die Nutzung erneuerbarer Energien für einen großen Teil des Stroms im Netz ermöglichen.

GE ist nicht der Einzige, der erkennt, dass selbst kleine Mengen an Energiespeichern große Auswirkungen haben können. Eines der größten Probleme bei erneuerbaren Energien besteht darin, dass die Geschwindigkeit, mit der sie zu- und abnimmt – wenn Wolken die Sonne verdunkeln oder der Wind nachlässt – viel schneller sein kann, als konventionelle Kraftwerke ihre Leistung zum Ausgleich ändern können. Aber auch kleine Batterien können fast sofort auf diese Veränderungen reagieren.

Wenn relativ wenig erneuerbare Energie in einem Stromnetz vorhanden ist, können Versorgungsschwankungen problemlos ohne Batteriespeicher aufgefangen werden. Mit steigendem Anteil erneuerbarer Energien werden jedoch bestehende Methoden zur Bewältigung der Variabilität immer schwieriger mitzuhalten, was zu Spannungsproblemen im Netz oder gar Blackouts führen kann. Der genaue Zeitpunkt, an dem erneuerbare Energien zum Problem werden, hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Aber in vielen Fällen können erneuerbare Energien ohne Probleme etwa 20 Prozent der Netzkapazität ausmachen.

In bestimmten Fällen könnte die Anhebung dieser Grenze auf 30 bis 40 Prozent so einfach sein, wie das Hinzufügen von 15 Minuten Batteriespeicher zu Windparks, sagt Richard Fioravanti , Vizepräsident für Speicheranwendungen bei DNV KEMA , ein Energieberatungsunternehmen. Wenn Batterien 15 Minuten lang die wechselnde Leistung eines Windparks kompensieren können, können sie den Netzbetreibern Zeit geben, die Leistung konventioneller Kraftwerke hochzufahren (oder abzusenken). Es ist eine großartige Möglichkeit, größere Mengen erneuerbarer Energien zu katalysieren, sagt er.

Breeze-Backup: In dieser Struktur, die sich am Fuß einer Windkraftanlage befindet, ist eine Batterie zur Speicherung von Windstrom untergebracht.

Laut GE müssen Sie keine 15 Minuten Strom speichern, um die Stromabgabe für 15 Minuten zu gewährleisten. Für eine 2,5-Megawatt-Turbine würde das einen 625-Kilowattstunden-Akku erfordern. Wenn Sie über gute Windvorhersagealgorithmen verfügen, reichen nur 25 Kilowattstunden Speicher – vergleichbar mit einer Batterie in einem Elektrofahrzeug – aus, um eine Leistung von 15 bis 60 Minuten zu garantieren, sagt Keith Longtin, General Manager der Windproduktlinie von GE.

GE verwendet proprietäre Algorithmen, um die Leistung seiner Windturbinen mit hoher Genauigkeit vorherzusagen. Dann nutzt es die Batterie, um die Unterschiede zwischen seiner Vorhersage und der tatsächlichen Leistung auszugleichen. Wenn die Windkraftanlage zu wenig Strom erzeugt, könnte ein schneller Boost von 50 Kilowatt ausreichen, um die Prognose zu erfüllen.

GE hat keine genauen Zahlen genannt, sagt aber, dass es sich um einen kleinen Bruchteil der Millionen von Dollar handelt, die jede Turbine kostet. Batterien ähnlicher Größe für Elektrofahrzeuge kosten deutlich unter 20.000 US-Dollar.

Die Batterie könnte sich auf verschiedene Weise amortisieren, beispielsweise durch Reduzierung der Gebühren, die einige Versorger Windparkbesitzern berechnen, und Einnahmen erzielen, selbst wenn kein Wind weht. Es könnte auch einnahmengenerierende Dienste für das Netz bereitstellen, wie z. B. die Bereitstellung von Stromstößen bei Bedarf.

Die wahren Kosten der erneuerbaren Energien sollten auch die Kosten für den Hochlauf konventioneller Kraftwerke berücksichtigen. Das kann laut Angaben etwa ein Cent pro Kilowattstunde sein eine Schätzung . (Das ist ein erheblicher Anstieg – als Referenz wird erwartet, dass neue Erdgaskraftwerke in den Vereinigten Staaten über ihre Lebensdauer durchschnittlich 6,5 Cent pro Kilowatt Strom erzeugen.)

Haresh Kamath , Programmmanager für Energiespeicher bei der Forschungsinstitut für elektrische Energie , sagt, dass in manchen Bereichen 15 Minuten Energiespeicherung nicht ausreichen – zum Beispiel dort, wo die Diskrepanz zwischen Nachfrage und Erneuerbarem Energieertrag oder die Variationsbreite der Erneuerbaren Energien zu groß ist.

Um 100 Prozent erneuerbare Energie zu erreichen, wären stundenlange Batteriespeicherung und weitaus billigere und bessere Batterien erforderlich, als wir jetzt bauen können. Darüber hinaus kann es zu großen jahreszeitlichen Schwankungen bei der Stromabgabe erneuerbarer Energien kommen. Dunkle Winter und Sommerflaute würden nicht Stunden, sondern Tage, Wochen oder sogar Monate der Lagerung erfordern. (Andere Formen der Energiespeicherung und Fernübertragungsleitungen zur Verbindung weit verstreuter Windparks werden ebenfalls hilfreich sein – siehe Eine Lösung für Solarstromunterbrechungen und Supergrids. )

Es wird jedoch möglich sein, mit einem geringen Batterie-Backup ein relativ hohes Niveau an erneuerbarer Energie zu erreichen, was Zeit für die Entwicklung neuer Batterietechnologien bietet. Doch selbst bei rasanter Entwicklung wird es Jahrzehnte dauern, bis die erneuerbaren Energien an den meisten Orten 40 Prozent der Erzeugungskapazität übersteigen.

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