Hallo, wie hoch ist etwa der Gesamtwirkungsgrad unseres (europäschen) Verbundnetzes und der Kraftwerke ? Also Energiegehalt der Primärengiequellen - zur nutzbaren Energie bei den Endanwendern. Es geht hier nicht (bitte keine Disskusion hierüber) über die Umweltbelastung und Gefahren der verschiedenen Primärenergiequellen. Auch soll der Energieaufwand für die Gewinnung der Primärenergie (Förderung, Transport, behandlung) nicht mit einfliessen. Da ja der größte Teil unserer Elektrischen Energie auf thermischen Weg "hergestellt" wird nehme ich an das der Wirkungsgrad wohl nur so bei 30 Prozent liegt (?) Das Energie nicht verbraucht wird bzw. verschwindet ist mir klar (also bitte keine Spitzfindigkeiten). Liege ich mit meiner Schätzung richtig ? Egal ob ja oder nein würde ich mich über eine physikalisch / technische Erklärung (aber nicht über eine weltanschauliche Meinungsäußerung) sehr freuen. Egon
Das ist sehr schwer einzuschätzen, weil die elektrische Energie auf so vielfältige Weise bereitgestellt wird. Die meisten thermischen Kraftwerke erreichen elektrische Wirkungsgrade um 40-47%, GuD-Anlagen etwa 60% und Wasserkraftwerke können über 90% erreichen. Die Solarenergie hat da mit etwa 15% noch deutlich aufzuholen. Dazu kommen noch Pumpspeicherkraftwerke, die zum Lastausgleich im Netz notwendig sind (sie sind bei derzeitigem Stand der Technik die einzige Möglichkeit, Strom in großtechnischem Maßstab effizient und kostengünstig zu speichern) verbrauchen effektiv sogar Strom. Im Vergleich dazu ist das eigentliche Transport- und Verteilnetz extrem effizient, der Wirkungsgrad dürfte so bei 97-98% liegen. Großgeneratoren, Block- und Leistungstransformatoren der dort eingesetzten Größenordnung haben Wirkungsgrade von über 99%. Der Rest sind die Leitungsverluste und Eigenbedarf (zB. Antriebe von Kühlventilatoren und Schaltanlagen). Hinzu kommt, daß bei einem 3.000MW Braunkohlekraftwerk etwa 10% der erzeugten elektrischen Leistung benötigt werden, um die Kohle abzubauen und das Kraftwerk damit überhaupt erst zu versorgen.
Die Übertragungsverluste sind meiner Meinung nach wesentlich größer als 2-3 %. Das Umspannwerk von 400 kV auf 100 kV bei uns zuhause hat (so wurde es uns bei der Führung erzählt) schon 2 % Verluste. Rechne ich mal 4 Trafos in der Strecke: Kraftwerk 400 kV 110 kV 20 kV 400 V dann kann ich wohl eher von 13 % Verlust ausgehen. Dazu noch die Verluste im Ortsnetz und im Haus. Wenn ich von einer Netzimpedanz von 250 mOhm an der Steckdose ausgehe (auf dem Land eher noch gut), dann kommen bei 10 A (24hm gegen N) noch 1 % dazu. Bei dezentraler Speisung ist die Strecke (je nach Lastfall) zwar nicht so lang, dafür habe ich noch Umrichter mit drin.
Bernhard __ schrieb: > Das Umspannwerk von 400 kV auf 100 kV bei uns zuhause hat (so wurde es > uns bei der Führung erzählt) schon 2 % Verluste. kann eigentlich nicht sein, dann könnte man die Trafo überhaupt nicht kühlen. http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator#Wirkungsgrad [...] Wegen der Eisen- und Kupferverluste ist er kleiner als 1. Transformatoren hoher Nennleistung haben Wirkungsgrade von mehr als 99 %, während der [...]
Es ist etwas unfair, bei Solarenergie 15% anzusetzen, und bei Kohle, Öl und Gas die Verluste in den Pflanzen und bei der Fossilisierung wegzudefinieren. Ganz zu Schweigen von den Verlusten in einer Supernova, die Uran herstellt.
>> Energiegehalt der Primärengiequellen - zur nutzbaren Energie > Solarenergie hat da mit etwa 15% noch deutlich aufzuholen Interessanter ist das Verhältnis der nutzbaren Energie zur verbrauchten fossilen Energie. Plötzlich ist der Wirkungsgrad der Solarzelle (fast) egal. PS AZUR SPACE Solar Power: 43,3 Prozent Wirkungsgrad
Naja wir gehen von der Form des Energiezustandes im Ist-Zustand aus. Daß das alles irgendwann mal Solarenergie war und wir auf lange Sicht auch nichts anderes nutzen können als Solarenergie (Photovoltaik, Wind oder Wasser) spielt für den gegenwärtigen Moment keine Rolle. Elektrisches Großgerät MUSS sehr effizient sein. Nicht damit es besonders viel Geld spart, sondern damit man es gekühlt kriegt. Hätte ein 1400MW-Großgenerator oder sein Blocktransformator nur 98% Wirkungsgrad, müßte man 28 Megawatt(!) wegkühlen. Das ist mehr als die Nachzerfallswärme des zugehörenden Atomreaktors (ca. 4.000MW thermisch) ein paar Stunden nach dem Abschalten. Wie schwierig das ist hat man zuletzt in Fukushima gesehen, und das waren verhältnismäßig kleine Anlagen (Block 1 460MW elektrisch, Blöcke 2-4 784MW). Stattdessen hat so ein Trafo aber lediglich einen Ölkreislauf mit Zwangsumlauf (Ölpumpe) und ein paar dicke Lüfter. Das reicht. Bei mir hier um die Ecke brummen zwei 110/10kV Trafos vor sich rum. Die Lüfter an den Kühllamellen machen mehr Kilometer als Windrad anstatt als Ventilator.
Aber, wenn bei einem Kohlekraftwerk mit >1600MW brutto fast 10% seiner erzeugten elektrischen Energie durch die Zusatzagregate wieder verbraucht wird, muss deren Wärme auch irgendwo hin. Das Ganze muss einfach dafür ausgelegt sein. Andererseits muss die Energie teuer erzeugt werden, um sie dann wieder zu verbraten. Wer will das schon.
Kohlekraftwerke (oder Gas oder Öl) erreichen abhängig von der Rückkühlung etwa 35% Wirkungsgrad http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlekraftwerk#Verbesserung_des_Wirkungsgrades Modernster GuD-Kraftwerke schaffen 58%. http://de.wikipedia.org/wiki/GuD-Kraftwerk Die Hochspannungsleitungen haben lt. wikipedia ca. 6% Verluste pro 100km (bei 110kV) http://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungsleitung Die Transformatorverluste sind zu vernachlässigen. Bei der Niederspannung (400V) sind lt. VDE 4% Verluste zulässig. http://www.elektrikforum.de/ftopic7882.html Beginnend mit dem konventionellen Kohlekraftwerk 100km entfernt 0,35 * 0,94 * 0,96 = 0,315
Ben _ schrieb: > Im Vergleich dazu ist das eigentliche Transport- und Verteilnetz extrem > effizient, der Wirkungsgrad dürfte so bei 97-98% liegen. Deshalb gibt es ja neuerdings auch Hochtemperatur Überlandleitungen. Die armen Vögel die sich draufsetzen.
Und ganz wichtig: Die Wirkungsgrade multiplizieren und nicht Verluste addieren, wie weiter oben zu erkennen!
Jürgen S. schrieb: > Es ist etwas unfair, bei Solarenergie 15% anzusetzen, und bei Kohle, Öl > und Gas die Verluste in den Pflanzen und bei der Fossilisierung > wegzudefinieren. Autsch, ich glaub Zuckerrohr schafft 4% bei der Photosynthese, mehr ist wohl nicht drin. Insofern ist es energetisch sogar in D sinnvoller, ein Feld voll Solarzellen zu packen, als darauf Mais anzubauen um den zu verbrennen. Ob das ästhetisch schöner ist kann man sicher diskutieren. Indiskutabel ist für mich, Wald für Solarfelder abzuholzen, da gibt es genug Brachflächen, z.B. in den im Osten überdimensionierten und ungenutzten "Gewerbegebieten".
> Aber, wenn bei einem Kohlekraftwerk mit >1600MW brutto fast 10% > seiner erzeugten elektrischen Energie durch die Zusatzagregate > wieder verbraucht wird, muss deren Wärme auch irgendwo hin. > Das Ganze muss einfach dafür ausgelegt sein. Dazu muß man wenigstens grob wissen wie so ein Kraftwerksblock aussieht. Erstens sind bei Kohlekraftwerken keine so leistungsstarken Einzelblöcke gebaut. Ein einzelner Turbosatz eines Kohlekraftwerks hat maximal 1.000MW elektrisch, Atomkraftwerke liegen da deutlich drüber. Beispielsweise hat das 3.000MW starke Kohlekraftwerk Jänschwalde sechs Turbosätze mit jeweils 500MW. Zweitens verteilt sich der Eigenbedarf über eine große Palette von leistungsstarken Antrieben und daher fällt ihre Verlustleistung nicht konzentriert in einem einzelnen Bauteil an. Besonders viel Leistung brauchen die Kühlwasserpumpen, die Kohlemühlen (davon hat ein Block bis zu 8 Stück), der Rauchabzug und ggf. die Kühlventilatoren bei Ventilatorkühltürmen. Drittens ist der größte Verbraucher im Eigenbedarf die Kesselladepumpe (manchmal gibts davon auch mehrere), die braucht alleine 10-20MW. Sie wird aber durch eine Turbine angetrieben, nicht über die elektrischen Eigenbedarfsschienen. Es gibt natürlich auch eine oder zwei elektrisch betriebene, diese haben jedoch keine so hohe Leistung und werden nur zum Anfahren genutzt bis genügend Dampf für die turbinengetriebene Pumpe zur Verfügung steht. Natürlich kann man ein Energieübertragungsnetz auch ineffizient betreiben und schwächere Leitungen höher belasten. Damit steigen dann auch die Verluste. Eine weitere Folge davon sehen wir jedes Jahr im Sommer bei den Amis wenn deren Netze im Sommer unter der Last der Klimaanlage zusammenbrechen weil eine einzige Hochspannungsleitung ausfällt und es in der Folge das ganze System zerreist. Die Amis können auch nicht mal eben so eine "große" Leitung für Wartungsarbeiten abschalten, weil keine Ersatzleitungen vorhanden sind. Da muß man dann mit Hubschraubern dran und unter Spannung auf die Leiterseile klettern. Ich weiß nicht wozu das gut sein soll. Lieber einmal ein paar Euro mehr ausgeben und stärkere Leiterseite verbauen. Oder eine Doppelleitung wie hierzulande zum Glück noch üblich, beides zusammen wäre ideal und dann haben wir auch weiterhin ein stabiles Netz (jedenfalls solange auch E.ON Fachleute in der NLS einsetzt). Ein Beispiel worüber ich mich hier in meiner Region etwas ärgere: Hier im Osten von Berlin hat die Einspeisung durch onshore-Windkraftanlagen extrem zugenommen. Es gibt hier außer der 380kV-Leitung Preilack (Kohlekraftwerk Jänschwalde)/Eisenhüttenstadt/Neuenhagen nur 110kV-Leitungen bis zur polnischen Grenze (UWs in Letschin und Bad Freienwalde). Bei genug Wind kann diese Leistung nicht in Richtung Berlin (wo sie gebraucht werden würde) abgeführt werden, weil insbesondere die 110kV-Leitung Neuenhagen-Letschin völlig überlastet wird. Als Folge davon müssen Windräder abgeschaltet werden (manchmal bis zu 40% der installierten Leistung) und wir bezahlen für nicht erzeugten Strom. Warum mich das ärgert? Nun, Letschin ist mit einer 110kV-Leitung mit Bad Freienwalde verbunden, von dort aus geht es weiter nach Angermünde. Eine weitere 110kV Leitung führt von Neuenhagen über Tempelfelde und Eberswalde nach Angermünde. Zu dieser Leitung bestand bis kurz nach der Wende eine Verbindung zwischen Tempelfelde und Eberswalde nach Bad Freienwalde, welche dann zurückgebaut wurde. Evtl. hätte genau diese Verbindung die Leitung nach Letschin deutlich entlasten können. Tja, Pech - nun muß der Strom den Umweg über Angermünde nehmen, wo die den wegen selbst genug Windstrom gar nicht gebrauchen können. Große Klasse, man überlegt nun, eine zweite 110kV Leitung von Neuenhagen nach Letschin zu bauen... Wers bezahlen soll ist auch klar.
Egon schrieb: > Also Energiegehalt der Primärengiequellen - zur nutzbaren Energie bei > den Endanwendern. Hallo, das ist schlichtweg keine sinnvolle Frage. Man kann fragen wieviel Energie der Verbraucher erhält aus einem kg Kohle oder einem m³ Gas, aber die Sonne scheint und der Fluss fliesst - was soll denn der "Einsatz" bei Solarenergie sein? Die Solarkonstante mal der Fläche der Bundesrepublik? Hier wird nichts eingesetzt und auch nichts "verbraucht". Die Frage entstammt dem Denken einer vergangenen Epoche. Eigentlich sollte das ja schon aus dem Begriff "erneuerbare Energien" abzuleiten sein. Insofern ist auch die Frage nach dem Wirkungsgrad von Solarzellen ziemlich irrelevant - es ist egal, ob man eine bestimmte Energiemenge aus einem 1m² mit 40% oder aus 2m² mit 20% bezieht, das betrifft nur die Aufstellungsfläche. Und wir brauchen auch den angeblich verlorenen 60 oder 80% nicht nachweinen, die sorgen dafür, dass unser Planet bewohnbar ist, wie schon seit längerer Zeit. Gruss Reinhard
@Ben >> Aber, wenn bei einem Kohlekraftwerk mit >1600MW brutto fast 10% > Dazu muß man wenigstens grob wissen wie so ein Kraftwerksblock aussieht. Du hast Recht 1600MW liefert das gesamte Kraftwerk, ein Block hat knapp 500MW. Ich kenn das mit 4 Mühlen, an jedem Eck des Blocks ein Gebläse zur Beförderung des Kohlestaubs. Wäre es nicht möglich, ein fast weltumspannendes 1MV DC-Netz aufzubauen? Irgendwo scheint die Sonne und immer bläst irgendo auch Wind.
Klar wäre das möglich. Problem ist die Speicherung des Stromes für schlechte Tage. Man muß auf jeden Fall Nord- und Südhalbkugel mit erneuerbaren Energiequellen zupflastern, um auch jahreszeitliche Schwankungen besser kompensieren zu können... Aber was denkst Du denn was passiert wenn wir die komplette Sahara mit Solarzellen zupflastern würden? Wir müßten Energiesparlampen verbieten, bräuchten alle Elektroautos und Durchlauferhitzer. Norwegen würde eine einzige große Badewanne mit Pumpspeicherenergie werden.
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