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Hansebubeforum » Technik » Mechanischer Speicherturm (Firma Energy Vault) » Threadansicht

Autor Thread - Seiten: -1-
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02.12.2019, 12:40 Uhr
Hendrik
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Irgendwo hatten wir diesen Speicherturm schon mal hier kurz behandelt, aber ich finde das nicht wieder. Es soll nun tatsächlich im Tessin, bei Bellinzona, ein erster Prototyp dieser Anlage gebaut werden (60 m hoch). Später sollen dann diese Türme bis zu 130 m hoch werden:

https://www.swissinfo.ch/ger/tessiner-startup-energy-vault_revolutionaere-methode-zur-speicherung-erneuerbarer-energie/45396114

gruss hendrik

Dieser Post wurde am 03.12.2019 um 11:16 Uhr von Hendrik editiert.
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02.12.2019, 12:45 Uhr
Hendrik
Moderator
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https://youtu.be/itbwXMMkBQw

https://www.cdt.ch/ticino/bellinzona/ecco-la-supergru-che-scaldera-castione-KC1994950

https://www.cdt.ch/ticino/bellinzona/quel-milione-che-fara-decollare-castione-BK2048210
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02.12.2019, 16:14 Uhr
Schmidti



Da sieht man mal wieder, dass der Physikunterricht in unserem Bildungssystem viel zu kurz kommt...

Die Grundidee ist ja ok und die Energieumwandlung mittels Kranen ist einwandfrei. Bis auf Details wie Sturmsicherheit usw. gibts daran nichts zu meckern. Aber man muss das Konzept mit Pumpspeicherkraftwerken vergleichen.
Beton als Arbeitsmedium hat natürlich den Vorteil, dass es ein höhere Dichte (ich gehe mal von 3t/m3 aus, aber realistisch wäre wohl eher 2.5) als Wasser hat und der Speicher somit weniger Volumen benötigt. Außerdem lässt sich Beton stapeln. Trotzdem ist Wasser viel einfacher zu handhaben(pumpen, führen in Rohrleitungen, Staudamm, etc.) und in viel größerem Umfang kostengünstig verfügbar. Die Energieumwandlung in Pumpen bzw. Turbinen ist ebenfalls recht effizient. Das macht nicht den riesen Unterschied.

Entscheidender Faktor bei allen Schwerkraftspeichern ist die Hubhöhe. Der technische Aufwand ist fast unabhängig davon, aber die gespeicherte Energie ist dazu direkt Proportional. Die effektive Hubhöhe beim Turm ist wesentlich geringer als die Gesamthöhe, wahrscheinlich nur etwas mehr als halb so hoch, also irgendwas um die 60-70m. Aus dem selben Grund kann auch nur etwas mehr als die Hälfte des Betons überhaupt als Arbeitsmasse verwendet werden. PSKs mit 100m Fallhöhe könnte man in Deutschland an jeder Ecke bauen. Die Mittelgebirge bieten mehr als genug Möglichkeiten. Das wird aber meist als zu gering aufgefasst um wirtschaftlich zu arbeiten.

Referenz für mich ist immer PSK Goldithal. 12 Mio t Wasser, 330m Fallhöhe, macht 10.8 GWh Gravitationsenergie aus denen sich 1 GW Strom für 8.5h generieren lässt. Reale Gesamtkosten laut Wikipedia 623 Mio Euro. Nicht billig, aber es ist auch eine enorme Speicherkapazität.

Fuer den Turm sind 35 MWh angegeben. Effektive Höhe nehme ich mal optimistisch 80m an. Dann braucht man 160000t Beton. Der Turm hätte dann einen Durchmesser von 30m. Dies geht irrsinnigerweise von 100% Effizienz aus. Real also deutlich mehr. Hizu kommt aber wie oben angedeutet noch eine ganze Menge Totmasse, denn die Abgesenkten Steine kann man ja nicht auf eine unendlich große Fläche verteilen, sonder muss diese ebenfalls in die Höhe stapeln. Dementsprechend sind alle Steine, die tiefer auf dem Turm liegen als die maximale Höhe des Ablagestapels nutzlos. Ich würde also eher von 250000t Beton ausgehen. Hier gibts bestimmt Leute, die wissen wie teuer Beton ist. Für das Projekt sind 8-9 Mio Franken angegeben.

Das macht etwa 230 Euro pro kWh fuer den Turm und 73 Euro / kWh fuer PSK Goldisthal. Letzteres sind aber wohl reale Kosten und nicht der Marketingpreis.

Nun noch die Leistungsfrage: Über welche Zeitskalen möchte man die Energie abgeben? Für PSK Goldisthal sind das gut 8h. Falls das auch für den Turm so sein sollte, muss man genug Krankapazität installieren, um 160000t in 8h umzuschichten, also weit über 4MW. Nur zum Vergleich, das entspricht ganz grob 40x 1000 EC-B (Anschlussleistung Hubwerk). Falls man die Energie über den Zeitraum von Monaten abgeben will um den dunklen Winter zu überbrücken, braucht man natürlich deutlich weniger Krankapazität. Aber 35MWh gestreckt über ein paar Monate bringt auch nix.

Soviel zu den zahlen Ist natürlich alles eine Bierdeckelrechnug, aber sicher besser als reines Marketing. Ich würde jedenfalls lieber noch ein paar PSK Goldisthal bauen, statt etwa 250x so viele Türme. Klar erzeugen PSKs einen signifikanten Flächenverbrauch und Eingriffe in die Natur. Aber wir leben in einer Kulturlandschaft und ganz ohne geht es halt nicht. PSKs sind da aus meiner Sicht immer noch die besten Lösungen.

BTW: Die Zementproduktion ist einer des größten CO2 Emitter. Nicht, weil die Öfen so viel Brennstoff verbrauchen (also auch), sondern primär weil man direkt das im Kalkstein gelöste CO2 austreiben muss um Zement zu erhalten. Außerdem lese ich immer wieder, dass auf der Erde der Bausand für die Betonherstellung knapp wird, so extrem dass schon Strände geklaut wurden. Massiv skalierbar ist das Beton Konzept also nicht. Wasser für PSKs dürfte aber genug vorhanden sein.

Die bisherige Diskussion war glaube ich unter 'Kurioses'...

Gruss,
Schmidti

Dieser Post wurde am 02.12.2019 um 16:15 Uhr von Schmidti editiert.
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02.12.2019, 16:23 Uhr
schlurchi

Avatar von schlurchi

Da finde ich diese Kombination aus Betonturm und WKA etwas sinnvoller wie Bauklötze stapeln
https://www.naturspeicher.de/de/pilotprojekt/pilotprojekt.php
--
Grüsse aus Stuttgart
Thomas

Das Copyright der Bilder liegt bei mir
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02.12.2019, 17:15 Uhr
Graf Koks




Zitat:
Schmidti postete
Da sieht man mal wieder, dass der Physikunterricht in unserem Bildungssystem viel zu kurz kommt...

Die Grundidee ist ja ok und die Energieumwandlung mittels Kranen ist einwandfrei. Bis auf Details wie Sturmsicherheit usw. gibts daran nichts zu meckern. Aber man muss das Konzept mit Pumpspeicherkraftwerken vergleichen.
Beton als Arbeitsmedium hat natürlich den Vorteil, dass es ein höhere Dichte (ich gehe mal von 3t/m3 aus, aber realistisch wäre wohl eher 2.5) als Wasser hat und der Speicher somit weniger Volumen benötigt. Außerdem lässt sich Beton stapeln. Trotzdem ist Wasser viel einfacher zu handhaben(pumpen, führen in Rohrleitungen, Staudamm, etc.) und in viel größerem Umfang kostengünstig verfügbar. Die Energieumwandlung in Pumpen bzw. Turbinen ist ebenfalls recht effizient. Das macht nicht den riesen Unterschied.

Entscheidender Faktor bei allen Schwerkraftspeichern ist die Hubhöhe. Der technische Aufwand ist fast unabhängig davon, aber die gespeicherte Energie ist dazu direkt Proportional. Die effektive Hubhöhe beim Turm ist wesentlich geringer als die Gesamthöhe, wahrscheinlich nur etwas mehr als halb so hoch, also irgendwas um die 60-70m. Aus dem selben Grund kann auch nur etwas mehr als die Hälfte des Betons überhaupt als Arbeitsmasse verwendet werden. PSKs mit 100m Fallhöhe könnte man in Deutschland an jeder Ecke bauen. Die Mittelgebirge bieten mehr als genug Möglichkeiten. Das wird aber meist als zu gering aufgefasst um wirtschaftlich zu arbeiten.

Referenz für mich ist immer PSK Goldithal. 12 Mio t Wasser, 330m Fallhöhe, macht 10.8 GWh Gravitationsenergie aus denen sich 1 GW Strom für 8.5h generieren lässt. Reale Gesamtkosten laut Wikipedia 623 Mio Euro. Nicht billig, aber es ist auch eine enorme Speicherkapazität.

Fuer den Turm sind 35 MWh angegeben. Effektive Höhe nehme ich mal optimistisch 80m an. Dann braucht man 160000t Beton. Der Turm hätte dann einen Durchmesser von 30m. Dies geht irrsinnigerweise von 100% Effizienz aus. Real also deutlich mehr. Hizu kommt aber wie oben angedeutet noch eine ganze Menge Totmasse, denn die Abgesenkten Steine kann man ja nicht auf eine unendlich große Fläche verteilen, sonder muss diese ebenfalls in die Höhe stapeln. Dementsprechend sind alle Steine, die tiefer auf dem Turm liegen als die maximale Höhe des Ablagestapels nutzlos. Ich würde also eher von 250000t Beton ausgehen. Hier gibts bestimmt Leute, die wissen wie teuer Beton ist. Für das Projekt sind 8-9 Mio Franken angegeben.

Das macht etwa 230 Euro pro kWh fuer den Turm und 73 Euro / kWh fuer PSK Goldisthal. Letzteres sind aber wohl reale Kosten und nicht der Marketingpreis.

Nun noch die Leistungsfrage: Über welche Zeitskalen möchte man die Energie abgeben? Für PSK Goldisthal sind das gut 8h. Falls das auch für den Turm so sein sollte, muss man genug Krankapazität installieren, um 160000t in 8h umzuschichten, also weit über 4MW. Nur zum Vergleich, das entspricht ganz grob 40x 1000 EC-B (Anschlussleistung Hubwerk). Falls man die Energie über den Zeitraum von Monaten abgeben will um den dunklen Winter zu überbrücken, braucht man natürlich deutlich weniger Krankapazität. Aber 35MWh gestreckt über ein paar Monate bringt auch nix.

Soviel zu den zahlen Ist natürlich alles eine Bierdeckelrechnug, aber sicher besser als reines Marketing. Ich würde jedenfalls lieber noch ein paar PSK Goldisthal bauen, statt etwa 250x so viele Türme. Klar erzeugen PSKs einen signifikanten Flächenverbrauch und Eingriffe in die Natur. Aber wir leben in einer Kulturlandschaft und ganz ohne geht es halt nicht. PSKs sind da aus meiner Sicht immer noch die besten Lösungen.

BTW: Die Zementproduktion ist einer des größten CO2 Emitter. Nicht, weil die Öfen so viel Brennstoff verbrauchen (also auch), sondern primär weil man direkt das im Kalkstein gelöste CO2 austreiben muss um Zement zu erhalten. Außerdem lese ich immer wieder, dass auf der Erde der Bausand für die Betonherstellung knapp wird, so extrem dass schon Strände geklaut wurden. Massiv skalierbar ist das Beton Konzept also nicht. Wasser für PSKs dürfte aber genug vorhanden sein.

Die bisherige Diskussion war glaube ich unter 'Kurioses'...

Gruss,
Schmidti

...desweiteren dürfte es schwierig werden, diese Anlagen in Deutschland zu etablieren, wo hier ja mittlerweile schon neue Windernergieanlagen ein massives Akzeptanzproblem in teilen der Bevölkerung haben.
In diesem Sinn werden sich große Betontürme, die sich permanent umstapeln in unserer Landschaft mindestens genauso wenig realisieren lassen.
Meiner Meinung nach ist der Naturstromspeicher Gaildorf, wie vorstehend von Thomas verlinkt, die beste Methode zum Energie speichern und immer noch landschaftsschonender als riesige Betontürme mit Spinnenkran...
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005 — Direktlink
03.12.2019, 00:41 Uhr
Schmidti



Der 'Naturstromspeicher' ist ok, aber aus meiner Sicht auch technischer Blödsinn.
Ja zu WKA! Ja zu PSK! Aber beides zu verwurschteln bringt Null Vorteile, aber wahrscheinlich etliche Probleme.

Es ist ja nicht so, dass das PSK den Strom der WKAs speichert. Beide speisen ins / beziehen aus dem Netz.
Die Pumpen/Turbinen sind auch nicht bei den WKAs sondern nah am Unterbecken und damit weit entfernt von den WKAs. Bzgl. der elektrischen Komponenten gibt es überhaupt keine räumliche Nähe. Das Oberbecken des PSK könnte genau so gut auf der anderen Seite des Tales liegen. Da WKAs und PSK nur ein paar km auseinander liegen, spart man evtl. unter den genau richtigen Bedingungen ein klein wenig Umspann- und Leitungsverluste sowie vielleicht Netzentgelte. Mehr aber nicht.

Darüber hinaus macht es immer mehr Sinn (soweit möglich) ein großes Oberbecken zu bauen, statt vieler kleine. Umfang geht linear, Grundfläche aber quadratisch. Die Oberbecken in Außen- und Innenteil zu trennen und somit de-facto acht Becken zu haben, mach die Sache nicht besser. Auch die Rohrleitungen wären kürzer, wenn man das Wasser nicht über eine ganze Hügelkette verteilen müsste. Die unterschiedlichen Wasserstände in den acht Oberbecken erfordern zudem eine komplexe Regelung.

Aus meiner Sicht ist der 'Naturstromspeicher' ein der Politik geschuldeter Marketing-Trick um PSK und WKA zusammen genehmigt zu kriegen, mehr öffentliche Zustimmung zu gewinnen und Fördergelder einzustreichen. Einzeln wären wahrscheinlich zumindest die PSK Komponente nicht durchzubringen. Außerdem kriegt man mit dem Konzept höhere Nabenhöhen hin, die evtl. sonst nicht genehmigungsfähig waren. Wenn man aber die Politik außen vor lässt und nur technische Aspekte betrachtet (in einer guten Welt sollte das Handeln durch technische Vernunft geleitet werden), machen getrennte Projekte aus meiner Sicht viel mehr Sinn. Beide Komponenten würden für sich allein genau so gut funktionieren. PSK und WKA arbeiten eh unabhängig voneinander und der Strom macht sowieso große Runde durchs Netz. Man könnte ressourceneffizient ein großes Oberbecken bauen und die Standorte von WKA und PSK nach den jeweiligen Erfordernissen individuell optimieren. Der einzige technische Vorteil des Gemeinschaftskonzepts ist Erschließung/Wegebau. Das macht den Kohl aber nicht fett. Dafür ist die Konstruktion aufwendiger.

Also ich bin auch davon nicht voll Überzeugt.
Schmidti
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006 — Direktlink
03.12.2019, 09:01 Uhr
Hendrik
Moderator
Avatar von Hendrik

Ich bin auch mal sehr gespannt. Was mich umtreibt, ist die Stapelung der Steine bei Wind, und in diesem Artikel wird erwähnt, dass jemand von der Universität Innsbruck bezweifelt, dass das mit der nötigen Präzision umsetzbar ist: https://reset.org/blog/energy-vault-bauschrott-energie-speichern-08012019

Ansonsten vielen Dank an Schmidti für ein paar Einsichten und Erläuterungen.

gruss hendrik
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007 — Direktlink
03.12.2019, 09:15 Uhr
Tobi

Avatar von Tobi

In dem Zusammenhang interessiert mich ja mal, wie das Fundament für den Turm hergestellt wird. Das muss ja gigantische Ausmaße haben, weil die Steine ja auch nach außen gestapelt werden.
--
Gruß aus dem Moseltal

Tobi


-----
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03.12.2019, 09:37 Uhr
mg



Äusserst spannende Diskussion.
Allerdings wurde gerade hier im Südschwarzwald ein neu geplantes PSK vom Schluchseewerk gekippt da politisch nicht durchsetzbar (Bürgerinitiativen etc.). Wirtschaftlich sicher äusserst interessant da Höhenunterschiede vom Hotzenwald zum Hochrhein von ca. 600-700m nutzbar wären.
Der Turm kann da meiner Meinung nach aus den von Schmidti genannten Gründen nicht mithalten.
1m3 Beton ab Werk kostet ca. 150€ je nach Güte. Ist dann aber noch nicht bewehrt und verarbeitet. Ich denke realistisch ist ein Preis von ca. 250€/m3
--
Gruss Markus


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03.12.2019, 13:50 Uhr
schlurchi

Avatar von schlurchi


Zitat:
mg postete
Allerdings wurde gerade hier im Südschwarzwald ein neu geplantes PSK vom Schluchseewerk gekippt da politisch nicht durchsetzbar (Bürgerinitiativen etc.).

Und genau das ist das Größte Problem das Deutschland mit der Energiewende hat. Jeder will Ökostrom, aber keiner will ein Windrad oder PSK vor seiner Haustüre haben. So wird das in Deutschland nie was werden mit der geplanten Energiewende - meine persönliche Meinung.
Da sind z.B. die Schweizer mal einen großen Schritt weiter wie wir, siehe z.B. http://www.hansebubeforum.de/showtopic.php?threadid=33247
--
Grüsse aus Stuttgart
Thomas

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03.12.2019, 14:39 Uhr
mg



Bin ich voll bei Dir. Egal um was es geht, kaum hat einer eine Idee gibt's schon 5 Bürgerbewegungen dagegen.
--
Gruss Markus


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03.12.2019, 18:04 Uhr
thomsen



Hallo,

wir hatten das Ganze unter "kurioses" :

http://www.hansebubeforum.de/showtopic.php?threadid=13313&pagenum=77#619895

Ich war mir beim Einstellen nicht ganz sicher, ob das denn die richtige Rubrik ist. Wenn die Idee jetzt tatsächlich weitergedacht wird, ist das natürlich interessant - obwohl ich nach wie vor diverse Zweifel hege.

Gruß Thomsen
--
Wir bauen auf und reissen nieder, so haben wir Arbeit - immer wieder !
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03.12.2019, 18:23 Uhr
thomsen



Noch einmal zum Betonturm - wenn das Konzept nach allem Für und Wider doch verwirklicht werden sollte :

Sinnvollerweise würde so eine Anlage dort errichtet, wo massiver Fels als Gründung vorhanden ist. Allerdings müsste der Strom dort erst einmal hintransportiert werden. Die windstarken Küstengebiete, wo nun einmal ein großer Teil an erneuerbarer Energie erzeugt wird, und zudem ja auch Windstrom aus diversen Offshore- Windparks an Land kommt, zeichnen sich auch durch nicht immer optimalen Baugrund aus. Wobei z.B. Klei- und Marschböden sowie (ehemaliger) Moorgrund auch vertreten sind.

Wenn ich mir die erforderliche Gründung vorstelle, um so viel Masse auf so wenig Fläche aufzustapeln, dann muss ich aber erst einmal gaaanz tief ins Säckel greifen. Würde mich durchaus interessieren, wie weit sich so ein Konstrukt im Baugrund setzen würde - was ja ganz normal ist - auch bei ordnungsgemäß ausgeführten Gründungsarbeiten.

Gruß Thomsen
--
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03.12.2019, 19:52 Uhr
Hendrik
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Ich kann mir irgendwie beim besten Willen nicht vorstellen, wie das automatische Absetzen und Verriegeln der Betonelemente bei (auch schon leichtem bis mittleren) Wind funktionieren soll. Die beiden Ausleger eines Krans müssen ziemlich genau synchron arbeiten bei 30 t schweren Brocken, sonst wäre viel zu viel Elastizität im Kranturm drin. Der Wind um den Speicherturm herum dürfte chaotisch sein, Vorderseite, Rückseite, Aufwinde, Wirbel, etc. Zusätzlich schwankt auch der Kranturm und der Hilskran oben im Wind. Und dann Blöcke auf den Zentimeter genau stapeln, alles ohne gute alte Handarbeit, Montiereisen, Führungsseil, etc? Die Software möchte ich ja mal sehen, die das kann...
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03.12.2019, 19:57 Uhr
Hendrik
Moderator
Avatar von Hendrik

Die Freiheitsgrade der pendelnden Blöcke im Wind sind zuviel, in x, y, z-Richtung, und dann doch Drehung um die Hochachse...dann noch der schwankende Kranturm.

Im Winter kann es lustig werden, wenn die Blöcke zusammengefroren sind...oder die Verriegelungseinrichtung.

Also ich bin gespannt. Im Labor mag so ein Turm funktionieren, in freier Wildbahn dagegen...auweia. Let's see!

gruss hendrik
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