Wie gut sind Biomasse-/PV-/Wind-Kraftwerke ausgelastet? - Kapazitätsfaktor-Zeitreihen VID2024-141
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- Опубликовано: 30 июл 2024
- Eine Investition soll im Allgemeinen möglichst zu 100% genutzt werden. In der Realität liegt der Wert oft darunter. Der Anteil der realen Nutzung an der theoretisch möglichen Nutzung ist der sogenannte Kapazitätsfaktor.
Link zu einem Artikel zu diesem Thema mit den gleichen Diagrammen:
www.energieinfo.de/kapazitaet...
INDEX
00:00 START
01:12 KAPAZITÄTSFAKTOR - WAS IST DAS?
03:28 KAPAZITÄTSFAKTOR - KONKRET AUSRECHNEN!
08:40 DIAGRAMME ERKLÄRT: AUFBAU
11:41 DIAGRAMME ERKLÄRT: NORMIERUNG
14:22 DIAGRAMME (EINZEL) BIO/PV/WIND: GLEICHE NORMIERUNG
17:15 DIAGRAMME (EINZEL) BIO/PV/WIND: INDIVIDUELLE NORMIERUNG
22:40 DIAGRAMME IM VERGLEICH
24:13 ABSCHLUSS
QUELLE:
[1] installierte Leisung und realisierte Leistung gemäß www.energy-charts.info
KOMMENTARE:
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Наука
Wenn man schon normiert hat, warum macht man dann nicht eine Superposition der verschiedenen Stromerzeugerarten?
Wenn man die Kapazitäten der einzelnen Stromerzeugerarten nochmal gegeneinander normiert (nicht jede Stromerzeugungsart produziert gleich viel, z.B. dürfte die Biomassen-Gesamtproduktion übers Jahr deutlich geringer als Wind oder Solar sein), wäre das ebenfalls sehr interessant.
Dann könnte man auch sehr schön zeigen, welchen Einfluss bestimmte Stromerzeugerarten haben (Superposition aller Stromerzeugerarten vs. Superposition aller Stromerzeugerarten - betrachtete Stromerzeugerart).
Weil sonst sind die Diagramme jedes für sich relativ ...nichtssagend.
Immer wieder gute und verständlich gemachte Videos. Vielen Dank!
Sehr gute Darstellung. Zur Schocktherapie wäre ein Vergleich zur Kernenergie schön gewesen. Manche meinen ja immer noch, dass man ein AKW durch die gleiche Leistung eines Windparks ersetzen könnte. Zum Flächenverbrauch für Biomasse: Für ein MW benötigt man 0,5 Quadratkilometer Anbaufläche für Silomais (Stat. Landesamt BaWü). Ersatz von Neckarwestheim 2 wären dann 650 Quadratkilometer Silomais. Mit anderem Grünzeug kann es auch das Doppelte sein.
Danke für Ihre Ausführungen zum Kapazitätsfaktor je Kraftwerksart. Man könnte diese Betrachtungen weiterführen und die Frage stellen- wie verändert sich der Kapazitätsfaktor bei weiter ungebremstem, politisch gewolltem, Ausbau der Wind- und Sonnenkapazitäten ? Antwort: er geht in die Knie. Der Ausnutzungsgrad sinkt trotz Einspeisevorrang der Erneuerbaren. Und für die berühmte Dunkelflaute brauchen wir die volle nachgefragteLeistung von Backupkraftwerken. Und dann sind wir beim Stichwort Kapazitätsmarkt, der jetzt von den Stromnetzbetreibern gefordert wird. Damit ist eintragfähiges Geschäftsmodell gemeint, mit dem Investoren und Betreiber von leider unverzichtbaren Backupkraftwerken leben können. Gesicherte Leistung ist jetzt wichtiger als der weitere ungezügelte Ausbau Erneuerbarer.
Darfür hat die Politik noch kein Konzept und der Strompreis geht für uns Verbraucher weiter nach oben weil immer mehr abgeregelte Leistung dennoch bezahlt werden muss...
Gerne und Danke für Ihre Ergänzungen:
Ich denke ebenfalls, dass der ungezügelte Ausbau von PV so, wie er jetzt läuft, zu guten Zahlen für das Marketing führen dürfte ("Mehr PV-Strom seit Anbeginn der Zeit im Jahr/Monat XYZ"), aber das eigentliche Problem, die Bedienung eines Bedarfs, aus den Fokus schießt.
Das Problem bei den Backup-Kraftwerken sehe ich vor allem darin: Wer baut Gaskraftwerke, die nur 10% der Zeit laufen sollen? Am Ende wird "der Staat" es richten. Und dann bitte lieber Bundeskraftwerke statt Fördergezirbel für Privatunternehmen.
Moin. Interessante Daten. Meine Vermutung zu den geringeren Laufzeiten wären tatsächlich abregelungen, vorallem im Bereich von Wind an Land. WKAauf See bekommen wahrscheinlich eine höhere Einspeisevergütung. Auch Biogas wird durch die direktvermarktung zu negativen Strompreisen kaum einspeisen, wenn nicht gerade die Abwärme benötigt wird.
Vielen Dank für die gewohnte unaufgeregte und sachliche Darstellung. Ihre Diagramme sind für mich als Ingenieur eine Augenweide. Ich lasse mich davon gerne inspirieren.❤
Sehr schöne Grafiken.
Für die ersten 6 Minuten hätten allerdings 10 Sek. Gereicht. 😊
Kapazitätsfaktor ist das Verhältnis der maximal möglichen Energielieferung zur real gelieferten Energie einer Energie-Liefer-Anlage für einen jeweils betrachteten Zeitraum.
Und außerdem ist bis dahin immer noch nicht erklärt warum es bei Intelligenz dann IQ und nicht IF heißt, Bing. (Diese Bemerkung soll als Satire verstanden werden.)
Das mit der Sandkiste ist sehr schön anschaulich.
Und die Videopräsentation des Diagramms ist ziemlich cool.
Interessant ist, dass nicht nur PV sondern auch Wind im Sommer viel volatiler ist, aber mit entgegengesetztem Leistungsmerkmal (niedrig). Logisch ist es natürlich, mehr Wärme = mehr Dynamik in der Atmosphäre.
Die stärkere und gleichmäßigere Leistungsabgabe der Offshore-Anlagen im Vergleich zu OnShore liegt an der geringeren Rauhigkeit der Wasseroberfläche im Vergleich zum Land.
Bei Biomasse könnte der Abfall seit 2018 auch mit der anhaltenden Trockenheit in Deutschland zu tun haben, 2018 war nämlich das erste richtig auffällige Jahr in dieser Hinsicht.
Ich weiß es nicht, aber vielleicht könnte bei der PV zu der Erklärung der Zunahme von ungünstigeren Aufbaustandorten auch die vermehrte Eigennutzung eine Erklärung sein?
Viele der hinzugekommenen Kleinanlagen werden unregelmäßig von den Betreibern selbst genutzt.
Die Zunahme an kleinen Lithium-Speichern müsste das allerdings wieder entzerren.
Jedenfalls zeigen die Farbreihen Energieabnahme und geringfügige Zunahme von Volatilität, wenn ich das richtig sehe?
Das kann natürlich nur dann sein, wenn diese Kleinanlagen in der Statistik überhaupt drin sind.
Wenn sie aber drin sind, wird die Eigennutzung vom Netzbetreiber tatsächlich nicht erfasst, die fehlt dann einfach.
Ob es eine Differenz zwischen abgenommener und produzierbarer Leistung bei den Wind-Anlagen z.B. gibt, wäre noch mal interessant.
Und falls es diese Differenz bislang noch nicht gibt, so sollte es sie in Zukunft geben, nämlich immer dann, wenn zeitweise, meist mittags, für deutschen Stromexport ins Ausland noch Geld draufgelegt werden muss, weil zu viel eingespeist wird.
Also dann sollte man die Anlagen abschalten, will ich damit sagen.
Solche Abschaltfreigaben wären sogar dann sinnvoll, wenn man den Anlagenbetreiber trotzdem vergüten muss (was ja derzeit der Fall ist), denn die Export-Kosten würden ja wenigstens schon mal wegfallen. Und außerdem verlängert es die Lebensdauer der Windkraftanlagen, wenn regelmäßig ein paar der gerade relativ schnellen Drehungen ausgelassen werden.
Meine Schlussfolgerung für die Gesamtaussage des Vortrags ist:
Wichtig ist, dass der effektive Kapazitätsfaktor der Anlagen rechnerisch korrekt in Bezug zu den Anlage-Kosten gesetzt wird.
Diese Kosten sind Gestehungskosten, Aufbaukosten, Pflegeaufwand, Landschaftsverbrauch in Fläche und nicht zuletzt „Landschaftsverbrauch“ in Punkto Verschandelung der Lebensbedingungen für Mensch und Tier.
Der letzte, stark subjektive Punkt, ist wohl bei Windkraftanlagen an Land am größten. Ich glaube, so viel können die nie einbringen, dass man anfängt sie schön zu finden.
Warum wurden keine kumulierte Grafik mit allen 4 Varianten gezeigt? Da würde man sicherlich sehen, dass die Kapazitäten nur zu 20-60% ausgelastet sind.
Guten Tag,
sehr interessante Statistiken. Vielen Dank.
Ich frage mich, ob es
a) möglich wäre für die Energieträger die erwartbare offline-Zeit (Bsp. Nacht bei PV, Wartung bei AKW) herauszurechnen, und wie es dann aussieht.
b) wäre es auch möglich, über die Standardabweichung heranzugehen?
Über eine Antwort würde ich mich freuen.
Danke!
zu a) Bei PV können Sie z.B. den Kapazitätsfaktor mit zwei multiplizieren, um die Nacht (über das Jahr gemittelt) wegzubekommen, dann hätte man ca. 22% Kap.-Faktor in DE. Bei KKW kann man 4 Wo/Jahr für Standard-Wartungen incl. Brennelementwechsel rechnen, damit wären die "neuen 100%" ca. 92%.
Allerdings würde damit die Idee des Kapazitätsfaktors verwässert - denn mit dem Kapazitätsfaktor kann ich ausrechnen, wie viel Kraftwerks-NENN/PEAK-leistung ich hinstellen muss, um meinen Leistungsbedarf zu bedienen. Ich benötige z.B. für meinen Haushalt ca. 100 Watt Leistung. Bei Photovoltaik weiß ich, dass 1 kW Peak bei 11% Kap.-Faktor ca. 110 Watt mittlerer Leistung bringen würde → 1 kW reicht (abgesehen von der schlechten Anpassung von ANgebot und Nachfrage). Bei Kernkraft mit 80% Kap.-Faktor bräuchte ich nur 125 Watt Kernkraftwerk ...
b) Das kann man definitv machen (Standardabweichung), was ich für günstiger halte, sind Spektren, die z.B. zeigen, wie viele Stunden z.B. 1 kW, 2 kW und so weiter bei einer 20 kW-PV-Anlage geleistet wurden. Die Graphen sind oft nicht so ideal, dass die Standardabweichung das gut beschreiben würde. Das habe ich auch noch vor, in ein Video zu fassen, ist aber ein bischen mehr Arbeit, das aufzubereiten. Nicht die Diagramme, sondern für mich selbst, wie man das rüberbringt!
@@energieinfo21 Vielen Dank für Ihre ergänzenden Ausführungen.
Bezüglich a) bezog sich mein Gedanke auf die Planbarkeit, insbesondere bei PV.
Ein niedriger Kapazitätsfaktor zeigt für mich eine grundsätzlich schlechte Planbarkeit der sicher zu erreichenden Leistung.
Man könnte ja neben der Tag/Nacht Berücksichtigung auch noch den Tagesverlauf heranziehen, denn direkt bei Sonnenaufgang ist die Leistung 0, steigt über den Tag bis Mittag (annähernd sinunsförmig?) an, um anschließend bis Sonnenuntergang abzufallen.
Der Kapazitätsfaktor, oder vielleicht wäre dafür ein neuer Begriff notwendig wie planbarer Kapazitätsfaktor, würde sich dann für PV besser darstellen als im vergleich zu Wind.
Wurden die Abschaltungen berücksichtigt, wenn die Sonne scheint und der Wind weht?
Interessante und informative Darstellung!
Die verwendeten Daten sind zwar die Realwerte aber sie zeigen leider nicht die Problematik in voller Größe auf. Zu Spitzenzeiten werden ja Windräder und industrielle PV-Anlagen abgeregelt oder abgeschaltet. Dadurch können sie gar nicht so viel abgeben wie sie eigentlich erzeugen könnten.
Gerade bei PV sehe ich auch das Problem der steil ansteigenden Installation von privaten Anlagen. Deren installierte kWp ist zwar bekannt aber nicht wie viel sie tatsächlich erzeugen. Wir verbrauchen einen guten Teil unseres "Dachstroms" selbst und der Teil fehlt komplett in den Zahlen für die tatsächlich benötigte Energie in Deutschland. Auch die Einspeisung ist bestenfalls jährlich bekannt denn die melde ich nur ein Mal zum Jahresende.
Unser Beispiel: aufgrund von 3 Wohnungen mit 9 Personen und 2 E-Autos haben wir den stolzen Verbrauch von ~18MWh/a. Die PV-Anlage erzeugt ~25MWh/a, Eigenbedarfsdeckung ist 70-75%. Den mit Abstand größten Teil unseres Bezugs haben wir aber natürlich in den Wintermonaten. Da brauchen die Erzeuger wirklich eine gut polierte Glaskugel um richtige Vorhersagen/Planung zu machen!
Guter Hinweis. Habe gerade noch einmal die Daten angeschaut: Die Abregelung liegt in der Größenordnung von 5% bzgl. der tatsächlich bereitgestellten Energie. Das ist noch zu klein, um die generellen Aussagen der Diagramme zu verfälschen, aber ich werde es im Hinterkopf behalten.
Dem Eigenverbrauch von PV muss ich noch einmal gesondert nachgehen. Ich habe (energy-charts.info) einen Wert von 10% gesehen, den ich bei Privaten nicht sehe, aber vielleicht sind da viele KMUs drin, die das bei weniger Standorten in viel größerem Umfang machen.
Zumindest würde das die Kapazitätsfaktoren von PV um 10% (relativ, nicht Prozentpunkte) anheben, da ja die installierte Leistung gleich bleibt, aber die reale Energiemenge 10% höher liegt, als die der Rohdaten.
Danke für die Rückmeldung!
@@energieinfo21 Durch einen guten Draht zum lokalen kleinen Netzbetreiber und Erzeuger durfte ich mir mal die Daten anschauen. Allein dieses Jahr gab es schon viele Tage an denen deren große PV Anlagen auf
Wichtiges Video.
Was ist mit Gras ,das entlang der Straßen und Autobahnen gemäht wird?
Nach meinem Wissen hat Gras viel Zellulose als energetisch verwertbare Biomasse und kann nicht so leicht zu Biogas verarbeitet werden. Kühe haben immerhin 4 Mägen, um Gras gut aufschließen zu können (+ unbeabsichtigte Biogasproduktion ;).
Biogasanlagen benötigen relativ hochwertige Pflanzenmasse wie Mais und Getreide als wesentliches Input.
@@energieinfo21 Auf diese Weise müsste man auf alles verzichten. Gibt es eine Pilotanlage? Wie groß wäre die Ausbeute? Atomreaktoren wäre besser, aber warum nicht eine und zweite Lösung?
@@energieinfo21 Landwirt_in_MV hat in "Wieviel Strom produziert eine Biogasanlage aus einer Tonne Grassilage?" das sehr gut bilanziert (ähnliches vid auch für Mais).
@peterelwert5598 Bisher bleibt das liegen. Damit bleiben auch die Mineralien vor Ort und die nächste Generation Gras kann gedeihen. Für Biogas müßte das Gras aufgenommen, gereinigt, gehäckselt und zur Biogasanlage transportiert werden - sofern eine Biogasanlage in der Nähe ist. Da die stickstoff- phosphor- und mineralienhaltige Gärreste wieder auf den Feldern ausgebracht werden, müßte man sicherstellen, daß diese nicht durch den Straßenverkehr belastet sind. Denke, der Gesamtaufwand wäre zu hoch.
@@energieinfo21Gras geht in der Biogasanlage ohne Probleme.
Der Aufwand von Straßengras ist viel zu hoch und mit Müll und Schadstoffen belastet.
Kernkraftwerk als Gegenbeispiel zu Solar, Besser geht´s nicht. Nur das mit der Macke war kontraproduktiv.
Die anderen Kraftwerkstypen kommen in einem weiteren Video ... und ja, KKW dürften bei 80 ... 90% liegen. Kohle als Regelenergie inzwischen nicht mehr, aber das müsste man ja an den Diagrammen sehen.
@@energieinfo21 Kohle ist der Herzschlag der deutschen Energieversorgung, bis weit über 2038 hinaus. Wer soll denn bis dahin für die Regelenergie sorgen? Wir brauchen bis 2030 dann Brutto 655TWh im Jahr, stabil, gesichert.
Momentanreserve!
Top aufbereitet.
Sollten sich mal einige Politiker ansehen und wenigstens "versuchen" das Gezeigte zu verstehen......
Ich bin Physiker und liebe ihre Videos! Besonders ihre kreativen Diagramme!
Interessant wäre der Vergleich Kernkraft, Gas, Kohle, Wasser etc. Man könnte die Größe der Quadrate mit der absoluten Energiemenge verbinden. Dann würde man den Aus- bzw Abbau einzelner Energieformen sehen. Auch diese Größe könnte man Absolut oder relativ zum Maximum darstellen.
Danke!
Ja, an die fossilen und nuklearen Beiträge habe ich gedacht, wollte aber das Video nicht noch länger werden lassen ;)
Die Idee mit der Symbolgröße finde ich Klasse, vielen Dank, das ist vorgemerkt und ich werde das ausprobieren!
Wir haben +- 600.000 km Straßen × 2 linke und rechte Seite = 1.2 ml km.
"Eine Investition soll im Allgemeinen möglichst zu 100% genutzt werden." Jo, dann dusche ich 24 Stunden am Tag im Bett damit sich Sprinkler und Koje auch rentieren.
Von der Anschaulichkeit hier sind diese Grafiken nicht zu toppen. Deshalb sind sie wirklich ausbaufähig. Wenn man etwa die PV und Windenergie kumuliert, die Ausbauziele betrachtet, 24 Stunden Verläufe anstellt. (ist ja nicht unwichtig, weil die Fotovoltaik nachts gar nicht verfügbar ist), vielleicht sogar schon grafisch mit den zu erwartenden Stromkosten beziehungsweise Strompreisen hantiert…
Vor Jahren habe ich gesehen wie man in Russland in einem Einfamilienhaus einen Heizofen baut.Im Winter zum Heizen und im Sommer zum Kühlen und ohne Stromanschluss. Alle Möglichkeiten nutzen.