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Schwerkraft anstelle von Atomkraft Großspeicherlösungen für fluktuierende Erzeugung Prof. Dr. Eduard Heindl Hochschule Furtwangen University 9.-10. November.

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1 Schwerkraft anstelle von Atomkraft Großspeicherlösungen für fluktuierende Erzeugung Prof. Dr. Eduard Heindl Hochschule Furtwangen University 9.-10. November 2010

2 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 2 Inhalt Geschäftsmodell -Technisches Grundprinzip -Skalierung des Systems Wirtschaftliche Betrachtungen -Grundannahmen Perspektiven -Exportchance

3 Geschäftsmodell Energiespeicher 17.-18.11.2009

4 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 4 Regenerative Energien Wind Sonne schwanken Quelle der Spektren: Lueder von Bremen, EWEC 2009 Anteil in der Zukunft 60% Anteil in der Zukunft40% Speicher für 2 – 7 Stromtagesproduktionen erforderlich!

5 Think Big!

6 Grundprinzip Hubraum Wasserschloss h Wasser wird in den unterirdischen Hubraum gepumpt Die Gesteinsmassen oberhalb heben sich Bei Energiebedarf wird das Wasser über das Wasserschloss abgelassen

7 Energiespeichervolumen h D=2r l Mantelfläche: M = 2 * π * r * h = 4 * π * r² (1) Effektive Dichte ρ 2 = ρ 1 – ρ 3 (2) Potentielle Energie im Schwerefeld E = g * m * h (3) Die effektive Masse des Zylinders m = π * r² * 2 h * ρ 2 (4) Gleichung (4) in Gleichung (3) eingesetzt, unter Berücksichtigung, dass h = r sein soll: E = g * π * r² * 2 * r * ρ 2 * r (5) Gleichung (5) zusammengefasst: E = 2 * π * g * ρ 2 * r 4

8 Bauarbeiten 1km Versorgungs- schacht Basistunnel Wasserzu -ablauf Versorgungs- straße Bohrtürme Bohrlöcher 1. Tunnel

9 Bauarbeiten 1km Versorgungs- straße Bohrlöcher 1. Tunnel Obere Sägestation Untere Sägestation Sägeseil

10 Sägevorgang Oberfläche 1. Tunnel Antrieb geschnittener Bereich Sägeseil Gestein Bohrlöcher r

11

12 Aussenwand I GebirgeKolben mittlerer Tunnel Podest Dichte Wand Stützstrebe Dichtung Wasser unter Druck Sägeschlitz

13 Aussenwand II Gebirge Kolben Kolbenseite mittlerer Tunnel Wasser unter Druck Wand mit Abdichtung Abdichtung aufbringen Dichtung Riß im Gebirge

14 Wassermenge Benötigte Wassermenge bei 500m Radius: 390 Mio. m³ Zufluss bei einem Monat Füllzeit: 152m³/s zum Vergleich: -Schluchseekraftwerk: 80m³/s Ablauf -Rhein bei Speyer: 1.200m³/s Mittel Zufluss bei einer Woche Füllzeit: 650m³/s Die Wassermenge ist handhabbar, insbesondere, wenn man das System als Langzeitspeicher sieht

15 Anforderung an Speicher Energie und Leistungsdichte 2.000kWh/m² (100*Speichersee) Schnelle AnsprechzeitSchwarzstartfähig Lebensdauer(praktisch unbegrenzt) Hochstrombelastbarkeit (Generatorenabhängig) Geringe Anforderungen an Ladeelektronik (ja) Geringes Sicherheitsrisiko(Sehr gering) Hoher Wirkungsgrad(70-80%) Geringer Wartungsbedarf(ja) Einfache Bestimmung des Ladezustands(ja!) Einfaches und kosten-effizientes Recycling(ja) Nach Dirk Uwe Sauer

16 Wirtschaftliche Betrachtungen 17.-18.11.2009

17 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 17 Speicherkapazität 500m 1.700 GWh Beispiel Tagesproduktion D

18 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 18 Kosten der Anlage Tunnelsystem 50.000/m Sägen 10/m² Verkleiden 100/m² Dichtung 1.000/m Turbinen Generatoren 200/kW Pumpen

19 Kosten pro kWh Speichervolumen Pumpspeicherkraftwerke 0,39 500 100 1.000 Beispielanlage 70

20 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 20 Kosten pro kWh Speichervolumen mit Konverter Pumpspeicherkraftwerke 0,39 500 100 1.000 Beispielanlage Tag Woche Monat Jahr 200/kW)

21 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 21 Kalkulation BaukostenPreisEinheitMio Tunnel50.000/m464 Sägen10/m²39 Dichtfläche100/m²157 Dichtung1000/m3 Summe664

22 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 22 Kalkulation KostenMio Baukosten664 Pumpen/ Generator 200 /kWh (T=7d) 2.040 Summe2.700

23 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 23 Return of Invest UmsätzeMio Stromeinkauf pro Jahr 20 /MWh (T=100d) 490 Stromverkauf pro Jahr 70 /MWh (T=100d) 1.200 (Q=70%) Überschuss pro Jahr 710

24 KISTERS AG KISTERS Präsentation 07/01/2014 24 Return of Invest Innerhalb von vier Jahren hat sich die Anlage unter den vorgestellten Annahmen amortisiert Bei zunehmender Einspeisung aus regenerativen Quellen wird die Preisspanne zwischen Hoch- und Tiefstpreisphasen vermutlich deutlich größer

25 Perspektiven 17.-18.11.2009

26 KISTERS AG Referent, Firma 07/01/2014 26 Think Big++! Speicher für den Jahresbedarf Strom in Deutschland Durchmesser: 4,4km Höhe: 2,2km Speichervolumen: 624 TWh

27 KISTERS AG Referent, Firma 07/01/2014 27 Export Sollte diese Technologie erstmals in Deutschland erfolgreich eingesetzt werden, wäre ein Exportprodukt von erheblicher volkswirtschaftlicher Bedeutung geschaffen Mit dieser Technologie ist das Grundproblem der Erneuerbaren Energien, die Fluktuation der Quellen, gelöst

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Eduard Heindl Rohrbacher Straße 6Tel. 0177 21 83 578eduard@heindl.de D-78120 FurtwangenFax 07723 50 34 78www.solarserver.de


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