Prof. Dr. Eduard Heindl Hochschule Furtwangen University

Präsentation zum Thema: "Prof. Dr. Eduard Heindl Hochschule Furtwangen University"—  Präsentation transkript:

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

2 Inhalt Geschäftsmodell Technisches Grundprinzip Skalierung des Systems
Wirtschaftliche Betrachtungen Grundannahmen Perspektiven Exportchance

3 Geschäftsmodell Energiespeicher
Geschäftsmodell Energiespeicher

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

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
D=2r Mantelfläche: M = 2 * π * r * h = 4 * π * r² (1) Effektive Dichte ρ2 = ρ1 – ρ3 (2) Potentielle Energie im Schwerefeld E = g * m * h (3) Die effektive Masse des Zylinders m = π * r² * 2 h * ρ2 (4) Gleichung (4) in Gleichung (3) eingesetzt, unter Berücksichtigung, dass h = r sein soll: E = g * π * r² * 2 * r * ρ2 * r (5) Gleichung (5) zusammengefasst: l h E = 2 * π * g * ρ2 * r4

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

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

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

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

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

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
Nach Dirk Uwe Sauer Energie und Leistungsdichte kWh/m² (100*Speichersee) Schnelle Ansprechzeit Schwarzstartfähig 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)

16 Wirtschaftliche Betrachtungen
Wirtschaftliche Betrachtungen

17 Speicherkapazität 1.700 GWh Tagesproduktion D Beispiel 500m

18 Kosten der Anlage Tunnelsystem 50.000€/m Sägen 10€/m²
Verkleiden €/m² Dichtung €/m Turbinen Generatoren €/kW Pumpen  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/

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

20 Kosten pro kWh Speichervolumen mit Konverter
Pumpspeicherkraftwerke Tag Woche Beispielanlage 0,39 Monat Jahr 100 500 1.000  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/

21 Kalkulation Baukosten Preis Einheit Mio € Tunnel 50.000 €/m 464 Sägen
10 €/m² 39 Dichtfläche 100 157 Dichtung 1000 3 Summe 664  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/

22 Kalkulation Kosten Mio € Baukosten 664 Pumpen/ Generator 200 €/kWh
(T=7d) 2.040 Summe 2.700  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/

23 Return of Invest Umsätze Mio € Stromeinkauf pro Jahr 20 €/MWh (T=100d)
490 Stromverkauf pro Jahr 70 1.200 (Q=70%) Überschuss pro Jahr 710  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/

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  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/

25 Perspektiven

26 Speicher für den Jahresbedarf Strom in Deutschland
Think Big++! Speicher für den Jahresbedarf Strom in Deutschland Durchmesser: 4,4km Höhe: 2,2km Speichervolumen: 624 TWh

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  KISTERS AG Referent, Firma 27/03/ 27

28 Prof. Dr. Eduard Heindl Rohrbacher Straße 6 Tel D Furtwangen Fax