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Smart-Grid – einfach selbstregelnd

11/21/2016

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Das Abpuffern der schwankenden Stromproduktion aus Sonne und Wind und die steigende dezentrale Produktion forciert die Entwicklung des Stromnetzes hin zum mitdenkenden Smart-Grid.

Der Ausbau erneuerbarer Energie bringt auch Probleme mit sich. Das Stromnetz muss mit größeren Schwankungen fertig werden. Denn schiebt sich eine Wolkenfront vor die Sonne, liefern die Photovoltaikanlagen plötzlich weniger Strom. Und wenn ein Sturm aufzieht, erhöht sich schlagartig die Stromproduktion in den Windparks und beginnt zu schwanken.

Studie über neues Konzept
Forscher des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation haben nachgewiesen, dass intelligente Stromzähler (Smart-Meter) die Nachfrage dezentral und selbstorganisiert mit dem Stromangebot abstimmen können. Der intelligente Stromzähler, soll dazu den Verbrauch abhängig vom Angebot regeln und Elektrogeräte im Haus entsprechend an- und abschalten. Liefern Wind und Sonne viel Energie, sollen zum Beispiel Kühlaggregate in Rechenzentren und Lagerhäusern, Kühlschränke daheim oder Ladegeräte für Elektroautos hochgefahren werden. Herrscht Flaute, sollen sie vorübergehend in den Ruhezustand gehen.

Die Studie zeigte auf, dass die Smart-Meter nicht sofort reagieren müssen, weil sich kleinere Frequenzschwankungen des Stromnetzes oftmals innerhalb weniger Sekunden oder in Sekundenbruchteilen selbst ausbalancieren können. Bei größeren Schwankungen wiederum ist eine solche Verzögerung sogar sinnvoll. So ist es ideal, wenn die Smart-Meter erst reagieren wenn die Frequenzwerte über einige Sekunden instabil ist und dann regulierend eingreifen und den Verbrauch entsprechend anpassen. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass stets genügend Smart-Meter und elektrische Geräte aktiviert werden, damit der Einfluss auf das Stromnetz groß genug ist.

Sicherheitsaspekt zentral organisiertes Versorgungsnetz
Ein weiterer Vorteil der dezentralen Steuerung senkt die Gefahr zum potenziellen Angriffsziel für Hacker zu werden. Des Weiteren entfiele der Aufbau einer großen Kommunikationsinfrastruktur, die ansonsten künftig Millionen von Smart-Metern mit den großen Energieversorgern verbinden müsste.
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Lückenfüller-Alternative

3/23/2015

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Am Freitag verdeckte der Mond zu 63 Prozent die Sonne. Die partielle Sonnenfinsternis war im Großteil Österreichs gut zu beobachten. Aufgrund der teilweisen Sonnenfinsternis drohte Österreich ein Strom-Blackout. Der Grund: Die Verdunkelung nimmt Solarpanelen von einer Sekunde auf die andere das Licht. Wenn die Sonne so rasch verschwindet, bringt das natürlich einen massiven Leistungsabfall bei Photovoltaikanlagen mit sich.

Strom zu Wärme
Genau an diesem Punkt greift die "Power-to-Heat" Hybridheizung ein. Immer wenn genügend Wind- und Solarstrom im allgemeinen Netz ist, schaltet eine Fernsteuerung im Keller von Öl- auf Stromheizung um. Dann werden Raumluft und Warmwasser erwärmt, damit übers Jahr gerechnet kommt nur noch 40 Prozent der Wärme aus dem Öltank.

So sieht das Konzept aus, das das Hamburgische Weltwirtschaftsinstitut (HWWI) in einer 70-seitigen Studie durchgerechnet hat. Der Auftraggeber, das Institut für Wärme und Oeltechnik (IWO), - hinter dem Mineralölwirtschaft und Heizgeräteindustrie stehen.

Die technische Idee hinter dem Konzept - IWO-Projektleiter Simon Jastrzab spricht von Power-to-Heat - ist faszinierend: Mit sehr einfachen Mitteln, und damit niedriger Investitionshöhe, kann erneuerbarer Strom genutzt werden, der sonst kostenträchtig hätte abgeregelt werden müssen. Da als zweite Wärmequelle immer die Ölheizung einspringen kann, sind weder zusätzliche Kraftwerke noch weitere Stromleitungen nötig - ein Pluspunkt im Vergleich mit der Wärmepumpe.

Alternative zur Alternative

Zum jetzigen Zeitpunkt ist die Energiewende noch voll im Gange und das Stromnetz hinkt dem Ausbau für die notwendigen Anpassungen hinterher.

In Zukunft wird Power-to-Gas eine Stabilisierungstechnologien für starke Netzschwankungen sein. Des Weiteren zeigt die Gegenwärtige Entwicklung, dass in Zukunft Batteriespeicher von den Netzbetreibern selbst und von Hausbesitzern, die ihre PV-Anlage durch den Einbau von Speicher effizienter nutzen wollen, ausgebaut werden.

Die steigende Zahl an Elektroautos darf dabei nicht außer Acht gelassen werden. denn das Ziel der Energiewende ist es, dass sie als Erweiterung des Netzes eingesetzt werden um zur Stabilisierung bei zu tragen.
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Bierhefe zu Biogas

3/9/2015

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Der Stand der Technik bei Biogasanlagen ist bereits so weit entwickelt, dass sie alle möglichen organischen Reststoffe zur Biogasproduktion verwenden können. Diese Entwicklung hilft bei der Schließung von Umweltkreisläufen bei Produktionen von Unternehmen.

Die Hefe wird entweder als Futtermittel in der Landwirtschaft oder zur Herstellung von Vitaminpräparaten verwendet, sowie auch als Grundstoff in der Nahrungsmittelindustrie. Teilweise wird sie als Bier-Hefe-Gemisch über die Kläranlage gemeinsam mit dem Abwasser entsorgt. Da sich die Hefe im Abwasser befindet, ist es sehr einfach dieses Abwasser in einer Biogasanlage zu nutzen, das Wasser zu reinigen und daraus Energie zu gewinnen. Die Hefe selbst ist im Biogasprozess sehr gut abbaubar und liefert das gewünschte Biogas. Durch dessen Fermentierung in einer Biogasanlage kann der Zukauf von Wärme und Strom reduziert werden.

Im Hinblick auf eine detaillierte Planung für eine Biogasanlage bei einer Brauerei wird empfohlen, das Abwasser und die gegebenenfalls getrennt erfasste Hefe im Labor zu analysieren und das tatsächliche Biogas- und Energiepotential zu ermitteln. Denn jede Bierproduktion und Biogasanlage ist einzigartig.

Brauereien die bereits eine Biogasanlage betreiben sind:
  • Brauerei Göss
  • Obermurtaler Brauereigenossenschaft > Brauerrei Standort Murau
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Strompotenzial einer Ölpipeline

2/17/2015

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Im Salzburger Pinzgau soll Ende 2016 ein weltweit bisher einzigartiges Kraftwerk in Betrieb gehen. Die Transalpine Ölleitung (TAL) will die Gefällestrecke der Rohöl-Pipeline zwischen dem Felbertauern und Mittersill nutzen und mit einer Turbine Strom erzeugen. Die Anlage soll einen Teil der für die Pumpstationen benötigten elektrischen Energie gewinnen. Baubeginn ist das Frühjahr 2015.

Die Energierückgewinnungsstation wird nach dem Prinzip eines Trinkwasserkraftwerkes funktionieren. In das Rohr wird eine Turbine eingebaut und an einen Generator angeschlossen.

Konkret wird die Pipeline zwischen dem höchsten Punkt auf 1.572 Meter und der geplanten Station auf der Taimeralm 237 Höhenmeter auf einer Strecke von nur wenigen Kilometern überwinden. Die Anlage soll zwischen 10 und 11,5 Gigawattstunden Strom pro Jahr produzieren. Damit kann man rund zwölf Prozent des Energieverbrauchs der Pumpstationen der TAL in Österreich decken. Der erzeugte Strom soll in das Netz der Salzburg Netz GmbH eingespeist werden.

Die Station wird in einer Wanne errichtet und von modernsten Überwachungsinstrumenten kontrolliert. Um einen Schutz vor Naturgefahren und eine landschaftsschonende Bauweise zu gewährleisten, wird das Stationsgebäude Großteils eingeschüttet und mit einem eigenen Lawinenschutzdamm gesichert.
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Hausfassade "schluckt" CO2

2/2/2015

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Die SolarLeaf-Fassade, die an einem vierstöckigen Wohngebäude im Hamburg (Architekten SPLITTERWERK) realisiert wurde, ist mit einem System ausgestattet, das CO2-Emissionen absorbiert. Dabei werden Mikroalgen gezüchtet, die als erneuerbare Energiequelle Biomasse und Wärme produzieren. Das Umfeld für die Photosynthese wird durch Photo-Bioreaktoren bereitgestellt.

Das System hat drei wesentliche Vorteile:
  • Generierung hochwertiger Biomasse für Energiezwecke oder als Ressource für die Lebensmittel- und die pharmazeutische Industrie (Urban Farming);
  • Erzeugung von solarer Wärmeenergie;
  • Einsatz als dynamische Beschattungsvorrichtung.
Die Züchtung von Mikroalgen in flachpaneelförmigen Photo-Bioreaktoren erfordert keine zusätzliche Flächennutzung und ist von den Witterungsbedingungen weitgehend unabhängig, was die Installation im urbanen Umfeld ermöglicht. Eine Abscheidevorrichtung erntet die Algenbiomasse automatisch. Der zur Ernährung der Algen benötigte Kohlenstoff wird aus einem Verbrennungsvorgang in der Nähe der Fassadenanlagen gewonnen, um einen kurzen Kohlenstoffzyklus zu implementieren. Damit wird verhindert, dass Kohlenstoffemissionen zum Klimawandel beitragen.

Die entwickelten Bio-Reaktoren erfassen außerdem die solare Wärmeenergie mit einer Effizienz von etwa 50 Prozent. Die Wärme wird mittels Wärmetauschern extrahiert, und die Temperaturniveaus der überschüssigen Wärme können durch Einsatz einer Wärmepumpe erhöht werden, um das Gebäude mit Warmwasser zu versorgen oder zu heizen bzw. die Wärme geothermisch zu speichern. 
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Leistungsfelder

10/10/2014

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Als Institut für vernetzte Energieautonomie habe ich mir Ziele gesetzt. Der Wechsel zu erneuerbaren Energien ist ein Wettlauf mit der Zeit - aus ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Gründen. Die Ablösung atomarer und fossiler Energie kann weder über die konventionelle Energiewirtschaft noch über globale Verträge kommen.


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