Stromverbrauch messen und steuern - Frauenhofer-Projekt

Es wird Technik zur zentralen Messung des eigenen Stromverbrauchs sowie zur Steuerung von Stromverbrauchern beschrieben.

U.a. wird ein Geschäftsmodell gesucht, private Stromverbraucher zu Genossenschaften zusammenzuschließen und Regelenergie zu vermarkten.

http://www.itwm.fraunhofer.de/fileadmin/ITWM-Media/Zentral/Pdf/Berichte_ITWM/2011/bericht_200.pdf

Solarlog: S0-Schnittstelle geht periodisch offline

Die ganze Komplexität der Stromverbrauchsmessung wird sehr schön in diese Blog beschrieben:
http://sebastians-blog.wangnick.de/index.php?/archives/2-Solaranlage-und-Eigenstromverbrauch.html

Er hat eine Erklärung, warum der Solarlog periodisch offline geht:
Andersherum soll der Solarlog angeblich bei weniger als einem Impuls pro Minute den S0-Eingang abschalten. Ein Impuls pro Minute entspricht (bei 1000 Impulses pro kWh) 60W. Passt auch bei uns (unser Grundverbrauch liegt über 60W), könnte für andere aber etwas knapp sein.

Das erklärt mein Problem nicht, warum das Gerät fast immer offline ist. Wenn das die Erklärung ist, so ist der Schwellwert > 60 Watt:

25.12.11 15:54:00 - 15:54:140 - Power
25.12.11 15:47:45 - 15:53:59255 - Offline
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Persönliche Energiebilanz - Prognose 2012

Nachdem ich jetzt meinen PV-Strom nicht mehr komplett einspeise sondern auch selbst nutze, reduziert sich mein Strombezug deutlich und die Struktur der Energieflüsse verändern sich gegenüber 2010: http://energiethemen.blogspot.com/2011/11/personliche-energiebilanz.html

Zudem braucht das neue Auto weniger Sprit und wir fahren seit diesem Jahr weniger.

So dürfte es 2012 aussehen:

Monitoring des Stromverbrauchs

Seit dem 2.12. habe ich einen Stromzähler mit S0-Schnittstelle. Mit meinem neuen Solarlog 200 will ich Stromerzeugung und Stromverbrauch auswerten und überwachen. Leider gibt es noch technische Probleme, die von Inek Solar in den nächsten Wochen wohl gelöst werden.

Jetzt bin ich Dank Ralph auf eine sehr interessante, einfache, leistungsfähige und kostengünstige Lösung zur Überwachung von Stromverbrauch und Gasverbrauch gestoßen:

• http://www.co-met.info/Ethernet-Gateway-COM-1-co.met
• http://www.edl-cockpit.com/
• http://www.co-met.info/datenlogger-fuer-stromzaehler-co.met
• http://www.ebay.de/itm/IP-Gateway-COM-1-iPhone-App-Strom-Cockpit-/260828093050?pt=Software&hash=item3cba90da7a#ht_952wt_1153

Und eine iPhone-App gibt es gleich mit dazu.

Photovoltaik tötet Solarthermie

Unter dieser Headline titel die aktuelle Ausgabe von Photon: http://www.photon.de/photon/photon_2011-11.htm

Begründung: mit zukünftig weniger als 24 Cent erzeugt die PV mit einer Wärmepumpe die Wärme billiger als Sonnenkollektoren.

Also 24 Cent / 3 (Wärmepumpenfaktor) = 8 Cent pro KWH Wärme.

Beine Solarthermieanlage erzeugt die Wärme mit rund 10-12 Cent pro KWH (Aufgrund der Anschaffungskosten).

Zudem wir PV-Strom jedes Jahr günstiger während Solarthermie keinen vergleichbaren Preisverfall hat. Bei der Solarthermie geht im Sommer viel Energie verloren, weil sie nicht benötigt wird. Die PV-Anlage kann dann den Überschuss einspeisen.

Grundsätzlich ist die Argumentation richtig. Es wurden aber wichtige Argumente vergessen:

• Der PV-Strom hat die Grid-Parität quasi erreicht und wird daher nicht mehr günstiger
• Auch die PV-Anlage mit Wärmepumpe hat das Problem, dass wenn im Winter viel Wärme benötigt wird, der Strom dafür nicht bereitsteht.
• PV-Anlage + Wärmepumpe erzeugt keine Wärme. Es müssen zusätzlich Erdbohrung für Erdwärme oder ein Erdkollektor gebaut werden. Oder aber ein Luft-Wärmetauscher, der im Winter aber extrem ineffizient ist, wenn die Außertemperatur unter 0 Grad ist

Persönliche Energiebilanz

Inspiriert durch die Energieflussbilder für Deutschland, habe ich mal ein persönliches Energieflussbild erstellt. Es ist leider ein großer Fehler enthalten: Bei der Bahn habe ich den Primärenergieverbrauch mit der genutzten Energie verwechselt. Daher sind die Verbrauchswerte der Bahn um den Faktor 3 zu groß eingezeichnet. Für die Prognose 2012 habe ich die Werte der Bahn korrigiert.

Verwendete Software: http://www.e-sankey.com/de/download/

AG Energiebilanzen

Sehr informative Darstellung der Energiegewinnung und des Energieverbrauchs in Deutschland

http://www.ag-energiebilanzen.de

Insbesondere die Energieflussbilder und die Berichte über aktuelle Trends.

Das Energieflussbild ist übrigens ein Sankey-Diagramm

Die Diagramme auf ag-energiebilanzen.de wurden offenbar mit e-sankey erstellt. Hier ein Demo-Video: http://www.e-sankey.com/de/demos-screenshots/

Es gibt eine 30 Tage Testversion.

Schöne Beispiele gibt es unter: http://www.sankey-diagrams.com/

Dort ist auch ein Auflistung passender Software: http://www.sankey-diagrams.com/sankey-diagram-software/

Freeware Excel-Macro zur für Sankey-Diagramme: Sankey Helper.

Mit Visio geht das sogar ohne Zusatzsoftware: Logistik-Wissen.com

Heizung mit 100% Solarenergie?

Ein Sonnenkollektor liefert im Sommer erheblich viel mehr Energie, als man für Warmwasser und Heizung benötigt. Im Winter liefert er jedoch nur einen winzigen Bruchteil der benötigten Warmwasser- und Heizungsenergie.

Es wäre daher naheliegend, die Wärmeenergie im Sommer in Wassertanks für den Winter zu speichern.

Mein Haus hat ein Jahreswärmeenergiebedarf von 1600 m3 Gas, d.h. 17'000 KWH, d.h. 61.200 MJ (Mega Joule). Wieviel Wasser benötige ich, um diese Energiemenge zu speichern?

Variante 1: Wärmeisolierten Wassertank im Sommer aufheizen

Der Sonnenkollektor kann dass Wasser auf ca. 80 Grad aufheizen. Mit einer Wärmepumpe kann man die Energie bis 5 Grad herausziehen. D.h. 75 Kelvin Differenz.

Pro Kelvin speichert 1 m3 Wasser 4.2 MJ.

Daraus ergibt sich eine benötigte Energiemenge von 194 m3.

D.h. grob eine Größe von 10*10*2 Metern, d.h. es verschlingt den ganzen Keller.

Variante 2: Wassertank im Garten vergraben und im Winter einfrieren um die Schmelzenergie zu entziehen

Die Idee stammt aus einem Beitrag der Sendung Galileo.

Die Schmelzwärme von einem m3 Eis beträgt rund 334 MJ.

Zusätzlich kann man die Wärmeenergie des Wassers nutzen. Bei einem Tank im Erdreich kann man eine Temperaturdifferenz von 20 Grad bis 0 Grad nutzen. D.h. 20 Kelvin mit 84 MJ pro m3.

Zusammen ergibt sich eine Speicherung von 418 MJ pro m3.

Für den Jahresenergiebedarf ergibt sich damit eine Speichergröße von 146 m3.

Vergleich von Variante 1 und 2:

Das ist weniger als Variante 1 aber immer noch sehr viel.

Ein Vorteil der Variante 2 ist, dass sich die 20 Grad (oder 15 Grad) im Erdreich beliebig lange speichern lassen während man bei der Vorhaltung von 80 Grad über mehrere Monate mit Verlusten rechnen muss. Allerdings muss bei Variante 2 mehr Energie für die Wärmepumpe aufgewendet werden als bei Variante 1. Dies ist in der Rechnung nicht berücksichtigt.

Fazit:

Keine der beiden Varianten sind für den benötigten Jahresenergiebedarf wirklich praktikabel.

Man müsste also zunächst durch Wärmedämmung den Jahresenergiebedarf deutlich senken.

Variante 2 bietet die Möglichkeit, auch in den Wintermonaten (erhebliche?) Energiemengen vom Sonnenkollektor in den Pufferspeicher einzuspeisen. Bei einer konstanten Schmelz/Gefriertemperatur von 0 Grad kann der Sonnenkollektor auf dem Dach z.B. bei 5 Grad Außentemperatur und starker Bewölkung Energie in den 5 Grad kälteren Erdspeicher einspeisen. In der Übergangszeit kann die Wärmepumpe den Wärmebedarf direkt dem Dachkollektor entnehmen anstatt den Erdspeicher zu belasten. D.h. es muss nicht der gesamte Jahresenergiebedarf gespeichert werden können.

Vermutlich kann man damit die Speichergröße um 30-50% reduzieren.

Nach einer Reduzierung des Wärmebedarfs um 50% käme man dann vielleicht auf 40-50 m3, was aber immer noch riesig ist.

Also müsste man wohl eine konventionelle Heizung zusätzlich bereithalten, oder von vorne herein ein Niedrigenergiehaus bauen.

Kraftwärme-Kopplung / Eindrücke von der KWK-Impulstagung in Bingen

Am 28.10.2010 fand die 4. Implustagung des Bundesverbandes Kraft-Wärme-Kopplung in Bingen statt.

Die Vorträge drehten sich um

• Praxisberichte
• Vergütung und Förderung
• Technologie von dezentralen KWK-Anlagen
• Ökologische und Ökonomische Aspekte

Besonders interessant war, dass auch Kritiker eingeladen waren und sich dadurch spannende und informative Diskussionen ergaben.

KWK-Anlagen gibt es schon lange in Form von GuD-Kraftwerke, die zusätzlich Wärme in ein Fernwärmenetz einspeisen. Mich interessieren inbesondere dezentrale Kleinanlagen (BHKW) mit 2-8 KW elektischer und 5-20 KW thermischer Leistung, wie beispielsweise dem Dachs.

Hier meine Eindrücke von der KWK-Tagung zu dieser Art von Analgen:

1. Betriebswirtschaftliche Betrachtung

Die Anlagen sind für Gebäude dimensioniert, die von September bis April einen kontinuierlichen Wärmebedarf von mehr als 10-15 KW und einen kontinuierlichen Stromverbrauch von mehr als 2-3 KW haben. Dies ist z.B. bei Gewerbebetrieben oder Mehrfamilienhäusern der Fall.

Investitionsvolumen ca. 20'000 Euro. Der Spitzenwärmebedarf im Winter wird mit Gasbrennwert gedeckt. D.h. das BHKW läuft wärmegeführt und ist so klein dimensioniert, dass die Anlage kontinuierlich läuft, damit sie die Investitionskosten einspielt.

Ins öffentliche Netz eingespeister Strom wird mit 8-12 Cent/KWh vergütet (5,11 Cent KWK-Förderung plus Einspeisevergütung). Dies ist 1-3 Cent/KWh höher als der Gaspreis und somit nicht viel mehr als kostendeckend.

Der Gewinn wird dadurch gemacht, dass

• ein möglichst hoher Anteil des Stroms selbst verbraucht wird
• die KWK-Anlage Non-Stop von September bis April laufen kann

Dafür müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

• kontinuierlicher hoher Stromverbrauch (z.B. Wohnanlage mit 20 Einheiten, deren Grundverbrauch m.E. mindestens 50% der Erzeugung verbraucht)
• kontinuierlicher hoher Wärmebedarf. Dies wird dadurch erreicht, indem man die KWK-Anlage sehr stark unterdimensioniert, so dass sie ständig laufen kann und die Zusatzwärmebedarf durch Gasbrennwert abgedeckt wird.

Wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, ist eine KWK-Anlage eine Gelddruckmaschine: auch der eigenverbrauchte Strom wird mit 5,11 Cent vergütet. Hinzu kommen ca. 20 Cent für eingesparten Strombezug vom Energieversorger. Dies ergibt einen Ertrag von 25 Cent/kWH bei Energiekosten von rund 7 Cent und Wartungskosten von rund 2 Cent/KWH.

Es wurden Modelle vorgestellt, wie die Wärmelieferung sowie Stromlieferung an die Nutzer abgerechnet werden können und welche vertraglichen Optionen und Besonderheiten es gibt.

Mini-BHKW mit 1-3 KWel. sind derzeit in der Erprobung und teilweise schon auf dem Markt. Die Investitionskosten liegen bei 5000-7000 Euro. Damit wird eine Wirtschaftlichkeit bei 2-5 Familienhäuser oder kleineren öffentlichen/Bürogebäuden erreicht.

2. Ökologische Betrachtung

Gegenüber der getrennten Erzeugung von Strom (in Großkraftwerken) und Wärme (in dezentralen Heizungen) haben dezentrale BHKW den Vorteil, dass die Abwärme, die bei der Stromerzeugung zu mindestens 50% abfällt direkt zur Heizung des Hauses genutzt werden kann. Teure und verlustbehaftete Fernwärmenetze entfallen.

Auch der Strom wird dort erzeugt, wo er verbraucht wird, so dass die Übertragungsnetze entlastet und Transformationsverluste vermieden werden.

Gas-BHKW erzeugen weniger CO2 und schädlichen Ausstoß als der deutsche Strommix, der im wesentlichen durch Kohle geprägt ist.

3. Volkswirtschaftliche Betrachtung

Hier gibt es Kritik an der dezentralen BHKW:

1. Erdgas-BHKW sind nicht regenerativ; d.h. es werden i.d.R. fossile Brennstoffe verbrannt
2. BHKW werden gefördert und erzeugen den Strom auch dann, wenn ihn niemand braucht (z.B. Überkapazitäten durch Windkraft bei starkem Wind) und schalten sich ggf. genau dann ab, wenn der Strom wegen Flaute und Wolken aus den regenerativen ausbleibt. D.h. BHKW sind nicht regenerativ, werden gefördert, aber tragen nicht zur Netzstabilisierung bei und entziehen sich den Gesetzen des Strommarktes
3. BHKW sind nicht effizienter als Großkraftwerke in Verbindung mit dezentralen Wärmepumpen
4. BHKW erzeugen billigen Strom und billige Wärme. Nach einer solchen Investition lohnen sich Investitionen in Wärmedämmung bzw. Reduzierung des Stromverbrauchs eines Hauses nicht mehr.
5. Großkraftwerke sind in Anschaffung und Betrieb günstiger als eine entsprechende Anzahl von BHKW mit gleicher Leistung.

Folgende Gegenargumente kann man zu diesen 5 Punkten anbringen:

1. Stimmt. Aber wir werden eine gewisse Menge an sauberen Gas-BHKW brauchen, um zum einen schmutzige Kohlekraftwerke rasch stilllegen zu können und auch flexibel auf die Schwankungen der regenerativen Energiequellen reagieren zu können. D.h. es handelt sich um eine relativ saubere Brückentechnologie und eine gute Ergänzung zu den Schwankungen der regenerativen Erzeuger
2. Stimmt. Es ist dringend erforderlich, das BHKW am Strommarkt teilhaben. Wärme aus BHKW lässt sich für Stunden oder bis zu 1-3 Tage in relativ kleinen und billigen Wassertanks speichern. Das BHKW könnte daher stromgeführt arbeiten und helfen Stromerzeugung und Produktion im Gleichgewicht zu halten. Dafür müssen mehrere BHKW zusammengeschaltet werden, wie dies die TSB mit virtuellen Kraftwerken bzw. Lichtblick mit Schwarmstrom untersucht.
3. Stimmt nur theoretisch: Großkraftwerke erreichen 35-50% Wirkungsgrad. Stromwärmepumpen holen aus 1 KWh Strom ca. 3-4 KWh Wärme. Das heißt man erreicht damit vielleicht 150-200% Gesamtwirkungsgrad. Ein BHKW erzeugt 30% Strom und 70% Wärme und schafft damit nur knapp 100% Wirkungsgrad. Diesen Vergleich kann man so aber nicht machen: Das BHKW erzeugt Strom, den wir dringend brauchen. Die Kette aus Großkraftwerk und Wärmepumpe erzeugt nur Wärme. Wenn das Großkraftwerk statt dessen Strom erzeugt den wir für Licht, Computer, Motoren nutzen, so ist der Wirkungsgrad 35-50% und mehr nicht. Das ist 50% schlechter als das BHKW. Und das ist der Standardfall!
4. Es ist wesentlich besser, ein Niedrigenergiehaus zu bauen, Strom zu sparen und Photovoltaik und Sonnenkollektoren zu nutzen. Wir haben aber eine große Anzahl an Häusern, die sich nicht in Niedrigenergiehäuser umbauen lassen, z.B.: Mietshäuser ohne Fußbodenheizung, Stadthäuser ohne Südausrichtung, Gebäude mit Klinker-Fassade etc. Es ist daher sinnvoll, diese Bauwerke für die nächsten 100 Jahre mit BHKW auszustatten um die Netzstabilität zu sichern und Kohlekraftwerke abzuschalten.
5. Das ist der Preis des Umweltschutzes und der Energieeinsparung. Wind, Wasser, Sonne und BHKW müssen redundant aufgebaut werden, da sie sich immer nur ergänzen. Wir müssen ein vielfaches der benötigten Gesamtleistung aufbauen, weil jede Technologie nur zu einem bestimmten Zeitpunkt Ihren Beitrag leistet. Und viele Anlagen in der Fläche sind aufwendiger als wenige Großanlagen. Aber hier gilt es, diese Kosten möglichst stark durch langlebige und hochautomatisierte Lösungen niedrig zu halten.

Der Grund, warum so heftig gegen dezentrale BHKW diskutiert wird ist laut einem der Vorträge, dass sie viele Gegner im Markt haben:

• die Stadtwerke, die selbst Strom/Wärme erzeugen möchten
• die Energieversorger, die ihren Strom verkaufen möchten
• die Stromkonzerne, die Wettbewerb im Markt für Regelenergie fürchten

Erneuerbare Energien: Wer sollte für die Speicherkapazitäten sorgen?

Man liest immer wieder davon, dass Wind- und Sonnenkraftwerke den Strom zu den falschen Zeiten erzeugen und dass man daher erst einmal Speichertechnologien entwickeln sollte:

• FDP: Der Ausbau der erneuerbaren Energien sollte gebremst werden, bis diese grundlastfähig sind
• Franz Alt/Die Zeit: Die Batterien von Elektroautos wird man zukünftig zu riesigen virtuellen Speichern zusammenschalten und damit die starken Schwankungen von Wind und Sonne kompensieren
• Großen 4 Energieversorger: Der ungezügelte Ausbau von Wind- und PV-Kraftwerken stellt die Versorgungssicherheit in Frage

Es gibt in der Tat erste Versuche, den Strom von PV-Anlagen in riesigen Batterien in den Kellern der Häuser zu speichern. Diese sind allerdings noch teuer und nicht langlebig.

Wenn man diese Diskussionen vom Stammtisch-Niveau auf die Sachebene herunterzieht wird m.E. klar, dass es sich um 4 Ebenen handelt. Die einzelnen Ebenen haben dabei nicht unbedingt etwas miteinander zu tuen. Und daher muss man vorsichtig sein, wenn man die Argumente der verschiedenen Ebenen miteinander vermischt, was leider manchmal geschieht.

Ebene 1: Netzstabilisierung durch Regelenergie auf der Ebene des europäischen Verbundnetzes

Die Übertragungsnetzbetreiber (ENBW, RWE, EON, Vattenvall) tragen die Verantwortung dafür, dass zu jedem Zeitpunkt Strom aus der Steckdose kommt. Hierzu wird positive Regelenergie (Erhöhung der Strom-Produktion, Reduktion des Verbrauchs) und negative Regelenergie (Reduktion der Produktion bzw. Erhöhung des Verbrauchs) eingesetzt um Einspeisung und Verbrauch exakt im Gleichgewicht zu halten.

Die geschieht beispielsweise durch die Leistungsanpassung von Großkraftwerken, Starten/Stoppen von KWK-Anlagen, Starten/Stoppen von Wärmepumpen, Ein/Abschalten von industriellen Großverbrauchern und den Einsatz von Speicherkraftwerken erreicht.

Die 4 deutschen Übertragungsnetzbetreiber sind dabei als Mitglieder der UCTE technisch und vertraglich in ein europäischen Netz eingebunden, so dass die Netzstabilisierung auf europäischer Ebene entweder gelingt oder zusammenbricht.

Ursachen für Netzschwankungen sind übrigens nicht nur Wolken, die sich vor die Solarkraftwerke schieben oder die Böhe, das das Windrad beschleunigt sondern auch Notabschaltungen von Kernkraftwerken oder eine Fehlprognose des aktuellen Verbrauchs (Mehr zu Regelenergie bzw. Regelleistung).

Ebene 2: Lastprofile auf der Ebene des Energieversorgers

Jeder Energieversorger ist verpflichtet, immer genau soviel Energie in das Stromnetz einzuspeisen wie seine Stromkunden gerade beziehen.

Das wirft 2 Probleme auf:

a) Woher soll der Energieversorger wissen, wieviel Strom seine Kunden gerade aus dem Netz beziehen?

b) Wie kann der Stromversorger die wechselnde Leistungsfähigkeit seiner Kraftwerke mit der wechselnden Nachfrage seiner Kunden synchronisieren?

zu a)

Für Großabnehmer wird das Lastprofil alle 15 Minuten gemessen und dem Energieversorger übermittelt. Für alle anderen Kunden gibt es Standardlastprofile. Man geht also davon aus, dass sich das individuelle Verbrauchsverhalten der einzelnen Stromkunden in der Masse zu einem Standardlastprofil aufaddiert und das jeder Stromversorger einen repräsentative Querschnitt von Kunden hat.

Die Antwort zu a) wird also durch eine Vereinfachung erreicht: jeder Energieversorger muss über den Tag das Standardlastprofil all seiner Kunden nachfahren. Daher reicht es, wenn die Kunden ein mal pro Jahr Ihren Verbrauch melden damit der Energieversorger die Gesamtmenge für das nächste Jahr entsprechend anpassen und die Standard-Lastkurve die er dann erfüllen muss berechnen kann.

zu b) Zunächst einmal versucht der Energieversorger die o.g. Lastkurve mit seinen Kraftwerken nachzufahren. Da aber die Stromproduktion aus Kohle, Atom, Wasser sich nicht so flexibel anpassen lässt (bzw. die Anpassung teuer/ineffizient) ist, werden Über/Unterkapazitäten an andere Energieversorger verkauft, die zu dem Zeitpunkt das entgegengesetzte Problem lösen müssen.

Die Strommengen werden meist an der European Energy Exchange gehandelt wobei Angebot und Nachfrage den Preis bestimmen. Manchmal handeln die Energieversorger auch direkt miteinander, wobei sich dann die bilaterale Preisfindung offenbar auch an dem Marktpreis an der EEX orientiert.

Übrigens: Wenn man auf der Webseite der EEX auf Marktdaten klickt, kann man sehr schön den aktuellen Strompreis sowie dessen Verlauf in den letzten Tagen, Monaten und Jahren sehen.

Dabei liegt der Strompreis meist so bei 3-5 Cent/KWH (d.h. 30-50 Euro pro MWH).

Es gibt aber auch Momente, wo ein Preis von -10 Cent/KWH erreicht wird!!!

Ein Energieversorger hat dann gute Karten, wenn er in der Lage ist

• das Standardlastprofil immer genau aus eigener Erzeugung zu decken
• Strom zuzukaufen, wenn dieser billiger ist als die eigene Erzeugung
• Strom zu verkaufen, wenn er dafür mehr Geld bekommt, als die eigene Herstellung kostet

Ebene 3: Regionale Versorgung

Immer wieder liest man davon, dass eine Stadt sich zu 100% aus erneuerbaren Energien versorgen kann bzw. dieses anstrebt. Oder dass ein Kohlekraftwerk in einer Stadt gebaut werden soll, damit die lokale Energieversorgung langfristig sichergestellt ist.

Ich habe für solche Aussagen nirgendwo sachliche Grundlagen gefunden und vermute daher, dass diese Ebene 3 gar nicht existiert:

• Im liberalisierten Strommarkt hat jeder Verbraucher die freie Wahl, von welchem Energieversorger er seinen Strom bezieht. Ich kann also in Biblis wohnen und schwedischen Öko-Strom aus Wasserkraft beziehen oder neben einem Windpark an der Nordsee wohnen und Atomstrom aus Baden Würtenberg beziehen.
• Eine Stadt bildet keine Einheit, in der jemand versucht eine Netzstabilisierung herbeizuführen. Das geschieht auf Ebene 1. Die Lastprofile müssen auf Ebene des Energieversorgers (Ebene 2) erfüllt werden und nicht auf der Ebene der Region oder Stadt.

Die Ebene 3 existiert vermutlich im Sinne von der Agenda 21 - dem Geist von Rio 1992: Global denken und lokal handeln.

Ich finde es ein sehr guter Ansatz, durch nachhaltige lokale Konzepte die Energie zu erzeugen, die lokal auch verbraucht wird.

Mit dem Thema dieses Artikels hat das aber weniger zu tuen und als Argument ein Kohlkraftwerk in einer Stadt bauen zu wollen taugt es gar nicht.

Ebene 4: Der einzelne Haushalt

Viele bauen eine PV-Anlage auf Ihr Dach und erhalten dafür die über das EEG garantierte Einspeisevergütung. Der Strom wird dabei unabhängig von dem Eigenbedarf zu 100% ins Netz eingespeist.

Viele (insbesondere die Kritiker des EEG) Fragen sich nun, ob man den Strom nicht zu Hause in Batterien speichern müsste um ihn schließlich selbst zu verbrauchen anstatt mit unkontrollierter Einspeisung die Stromnetze zu destabilisieren.

Dies wäre m.E.

a) viel zu teuer und umweltschädlich

b) irrelevant

c) kontraproduktiv

zu a)

Das Speichern von Strom ist teuer. Um den Nachtbedarf am Tage zu speichern bzw. den Winterbedarf im Sommer wären Batterien mit 10-30 KWH bzw. 1000-2000 KWH Kapazität erforderlich. Bei der Speicherung gingen rund 20% der Energie verloren.

Nach wenigen Jahren würden große Mengen Sondermüll und Kosten für die Neuanschaffung von Batterien anfallen. Hinzu kämen Kosten für die Netzstabilisierung im Hause um auf rasch schwankende Nachfrage/Einspeisung reagieren zu können.

Und bei einem Ausfall der Technik müsste man dann doch auf das Netz zugreifen.

zu b)

Die Netzstabilisierung im Haus ist irrelevant, da es Aufgabe der Übertragungsnetzbetreiber ist (Ebene 1) die Netze zu stabilisieren. Der einzelne Haushalt darf nicht die Aufgabe haben für Regelenergie zu sorgen um damit die europäischen Stromnetze zu stabilisieren, da die Übertragungsnetzbetreiber dafür bezahlt werden dies zu leisten und das einzelne Haus ohnehin nicht dafür haftbar gemacht werden wenn dies nicht gelingt und die Netze zusammenbrechen. Diese Verantwortung muss zentral (d.h. auf Ebene 1) wahrgenommen werden.

An der Argumentation ändert sich nichts, wenn das Haus eine PV-Anlage hat und zu bestimmten Zeiten Strom einspeist während es zu anderen Zeiten Strom bezieht.

zu c)

Während ein Haus mit seiner PV-Anlage Strom erzeugt sind umliegend viele Häuser, die keine PV-Anlage haben und Strom verbrauchen. In einem Wohngebiet wird zu jedem Zeitpunkt mehr Strom verbraucht als Strom erzeugt. Daher trägt jede PV-Anlage in einem Wohngebiet zu einer Entlastung der lokalen Netze und Reduzierung von Leitungsverlusten bei - egal wann die Sonne scheint.

Der Strom aus PV-Anlagen passt sehr gut zum Standardlastprofil, da am Tage die Erzeugung am höchsten ist während auch der Verbrauch in Haushalt, Gewerbe und Industrie am Tage sein Maximum hat.

Zudem ergänzt sich der PV-Strom sehr gut zu Windstrom: Windenergieanlagen erzeugen den meisten Strom von September-April während PV-Anlagen den meisten Strom von April-September erzeugen.

Wenn PV-Anlagenbesitzer anfangen würden ihren Strom am Tage oder im Sommer zu speichern, so würde dieser positive Effekt wegfallen.

Zudem würden sie evtl. genau zu dem Zeitpunkt den Strom speichern in dem der Übertragungsnetzbetreiber mit enormen Aufwand Regelenergie herbeischafft weil irgendwo ein Kraftwerk vom Netz gegangen ist.

D.h. der Regelenergiebedarf kann vom einzelnen Haushalt nicht erkannt werden und hierfür in der Fläche Batterien in die Keller zu stellen ist wenig sinnvoll.

Fazit:

Das Thema Netzstabilisierung und Stromspeicherung muss m.E. aus der Sicht des Verantwortlichen auf der jeweiligen Ebene gesehen werden.

Wenn es um Regelenergie geht, passen Batterien und Elektroautos nicht ins Konzept weil diese auf der falschen Ebene existieren.

Sehr wohl ist es jedoch möglich, durch das gezielte An/Abschalten von vielen Stromverbrauchern den Stromverbrauch zu verändern. Dank dem Internet ist dies zukünftig nicht nur für Großverbraucher sondern auch für Geräte in privaten Haushalten kostengünstig möglich.

Bevor man das aber vorschlägt muss man sich aber überlegen, auf welcher Ebene man sich bewegt:

Der private Haushalt hat nur eine Vertragsbeziehung mit seinem Energieversorger. Um den Energieversorger bei der kostengünstigen Einhaltung seines Lastprofils zu unterstützen muss dieser erst einmal eine Infrastruktur aufbauen um für alle (viele) seiner Kunden das tatsächliche Lastprofil alle 15 Minuten zu erheben. Ansonsten geht ohnehin alles im Einheitsbrei des Standardlastprofils unter. Daran ändert das Abschalten von Kühlschränken wenig.

Wenn man private Haushalte an der Bereitstellung von positiver/negativer Regelenergie beteiligen möchte, so muss der jeweilige Energieversorger dieser Haushalte erst einmal ein Konzept aufbauen, wie er seine Stromkunden zu einem virtuellen Erzeuger von Regelenergie zusammenschalten möchte um diese Regelenergie dann an die Übertragungsnetzbetreiber zu vermarkten.

Eine andere Möglichkeit ist, dass ein Stromversorger die Kontrolle über die dezentralen Stromerzeugungsanlagen übernimmt und diese in Eigenregie ein/ausschaltet um Regelenergie zu erzeugen.

Der Schwarmstrom von Lichtblick ist ein prominentes Beispiel hierfür. Meines Erachtens ist es eine charakteristische Eigenschaft des Konzeptes, dass der Kunde keinen Zugriff auf den Strom hat, der in seiner KWK-Anlage erzeugt wird. D.h. es darf kein Eigenverbrauch des so erzeugten Stroms geben, da sonst die Ebenen durchbrochen würden (bei Lichtblick ist das offenbar auch so).

Wie man an den diversen Teilmärkten an der EEX sehen kann, hat der Markt von Regelenergie nichts/nicht viel mit dem Strommengen-Markt der Energieversorger zu tuen.

Meines Erachten ist für die Batterie im Keller weder technisch noch wirtschaftlich oder vertraglich ein sinnvoller Platz in diesem Gebilde vorhanden.