Wie und wieviel Energie speichern ?

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Alter Stubentiger
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von Alter Stubentiger »

immernoch_ratlos hat geschrieben:(17 Oct 2018, 18:08)

Schön das Du wenigstens den zweiten Weg, mit zeitweisem Überschuss etwas sinnvolles anfangen möchtest einverstanden bist :thumbup:

Das eigentlich Problem, die vorgeschriebenen Spannungen und die Frequenz in einem Verbundnetz (das über die nationalen Grenzen hinausgeht), scheint Dir dabei aus dem Blick gerutscht zu sein.

Warum soll man teuer irgendwelche - gar "thermische Kraftwerke" im "Standby" halten, wo dann weiter permanent, aber völlig nutzlos Emissionen entstehen - nutzlos Rohstoffe verbrannt werden ohne überhaupt Leistung ins Netz zu bringen ?

Oder ebenfalls teure Gasturbinenkraftwerke vorhalten, welche Anlaufzeiten von nur rund sieben Minuten (Totzeit) bis zur Volllast haben, aber die Reaktionszeit eigentlich im Sekundenbereich oder darunter liegen muss ? Wenn das eine weitgehend ungenutzte "Reserve" sein soll, bedeutet dies gleichzeitig, Nutzen entsteht nur in den kurzen Perioden wo Regelung notwendig wird und das gleichzeitig für mehrere Gasturbinenkraftwerke die "übers Land verteilt" nicht nur nutzlos herumstehen, sonder einen Mindestaufwand an Wartung und Pflege bedürfen.

Ein "idealer" EE-Generator speist das Netz, kappt Überschüsse automatisch und kann je nachdem wie die "Überschüsse" verwendet werden sollen, als "Batterie" oder eben als nachgeschaltete PtG Anlage. Je nachdem wie wichtig das sein könnte, haben WKA "Cluster" immer einen gemeinsamen Batteriespeicher für eigenen (PtG-Produktion) und oder fremden Regelbedarf.

Ein Blick auf die notwendige deutsche jährliche Primärleistung, zeigt, der Anteil welcher ausschließlich elektrische Energie darstellt ist vergleichsweise "gering" 100 % Strom aus EE berücksichtigt nichts von dem was bis dato aus nichterneuerbaren fossilen Quellen stammt. Diese Grafik gibt eine Übersicht.Wenn das Ziel also 100% EE für alles sein soll - das fossile Energieträger endlich sind und je früher man deren Substituierung durch EE angeht, halte ich bei Dir für keine noch offene Frage.

Womit klar ist - sein sollte - alles was nicht irgendwie direkt biologisch / chemisch substituiert werden kann, muss über Strom gewandelt werden. Womit (langfristig) wesentlich mehr elektrischen Energie generiert werden muss, als dies für den reinen Strombedarf notwendig sein wird.

Womit EE-Generatoren immer mehr el. Energie generieren werden, als das el. Netz überhaupt verkraften kann. Damit ist wohl auch klar, das WKA und PV flexibel auf die sich permanent ändernden Bedarfe reagieren können muss. Womit eine "virtueller Batteriepuffer" über das gesamte Gebiet strategisch verteilt das eigentliche Netz stabilisieren muss. Das diese eher nicht trivial mit nur einer Lösung, sondern mit einer Fülle von unterschiedlichen Lösungen (einige davon müssen erst noch Langzeiterprobung überstehen) erfolgen muss, scheint zumindest mir klar. Wer allerdings der Meinung ist, für uns reicht der "fossile Kuchen noch", wird all das selbstverständlich ablehnen - was dann "nach uns die Sintflut" bedeuten würde....
Diese Batterien erzeugen viel Abwärme und haben eine recht geringe Energiedichte nicht wahr?
Niemand hat vor eine Mauer zu errichten (Walter Ulbricht)
...und die Mauer wird noch in 50 oder 100 Jahren stehen (Erich Honecker)
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Teeernte
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von Teeernte »

Alter Stubentiger hat geschrieben:(17 Oct 2018, 18:33)

Diese Batterien erzeugen viel Abwärme und haben eine recht geringe Energiedichte nicht wahr?
Lade- und Entladeverluste, sowie Umspannverluste mit dazurechnen.... rund 20%.
Obs zu kalt, zu warm, zu trocken oder zu nass ist:.... Es immer der >>menschgemachte<< Klimawandel. :D
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von immernoch_ratlos »

Nun ja dann mal PtG mit Rückverstromung im GuD-Kraftwerk (Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk) nur so als Denkanstoß was man besser "anders macht" - niemals ohne "Verluste", die sind unvermeidlich - das ist schlicht Physik.

Quelle "Strom aus Windkraft" 7.086 MW

Elektrolyse = Wirkungsgrad 60 %

minus Energie zur CO2 Gewinnung (notwendig für die folgende Methanisierung)

Methanisierung = Wirkungsgrad 80 %

Gasferntransport = Wirkungsgrad 98 % (Verluste durch Verdichtung)

[center]-------------------------------------------------------------[/center]

Rückverstromung im GuD-Kraftwerk = Wirkungsgrad 60 %

Ehemals "Strom aus Windkraft" 7.086 MW = 2.000 MW

Ergo ist die Rückverstromung plus die Tatsache das dafür ein nicht eben billiges GuD-Kraftwerk "vorgehalten werden muss" oder anders formuliert meistens nutzlos herumsteht, zusätzliche Instandhaltungskosten verursacht, in mehreren Punkten ungünstiger, als selbst die genannten Verluste von 20% bei Strom zu Batterie und Batterie zu Strom (üblicherweise bereits Bestandteil der selben Anlage) es sind.

Die oben beschriebenen Redox - Flow - Batterien geben dort, wo sie stehen - also meist am Ort wo sowieso der "Strom" generiert wird, dezentral die gepufferte Leistung dort ins Netz ab, wo es etwas zu regeln gibt. Womit die Leitungslänge dieselbe ist, wie beim ganz normalen Betrieb.

Es ist höchst vernünftig PtG als Ersatz für fossile "Brennstoffe" zu sehen, aber um ein el. Netz zu stabilisieren sind Großbatterien schon wegen der wesentlich geringeren "Totzeiten" (GuD Anlaufzeiten von nur rund sieben Minuten) die erste Wahl. Ein Blick nach China, wo bereits mehrere Großbatterien genau das tun (allerdings reine Lithiumbatterien), sollte wenigstens zum Nachdenken Veranlassung bieten.

Das alles muss nun niemandem gefallen, aber die darin enthaltene Logik sollte eigentlich genügen....
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von immernoch_ratlos »

Alter Stubentiger - Mi 17. Okt 2018, 17:24 hat geschrieben:Es muß kaum Geld bereitgestellt werden. Spanien will dass im ganz großen Stil durchziehen. Die Anlagen passen mittlerweile in einen Container und die "Rohstoffe" sind Windenergie und CO2 aus der Kläranlage. Sowas läßt sich überall aufstellen und das Gas kann direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden. Und damit wäre dass Erdgasauto plötzlich viel interessanter als das E-Auto.

Und die in jeder Hinsicht in die Sackgasse führende Batterietechnik kann auf die Müllhalde. Bye, bye E-Auto.
Will mal versuchen das "aufzudröseln" :

" Spanien will dass im ganz großen Stil durchziehen" ("Rohstoffe" sind Windenergie und CO2 aus der Kläranlage) Hatte ich selbst schon mehrfach angemerkt, Spanien könnte sich damit als "Rohstofflieferant" ein quasi unversiegbare Quelle erschließen. Ob "nur" über WKA oder andere Nutzung solarer Energie, müsste wohl genau wie in D genauer untersucht werden.

Zumindest haben sie dort schon mal "eine gewisse Vorarbeit" geleistet :
Quelle (07.10.2018) hat geschrieben:Spanien schafft absurde Sonnensteuer ab

Die konservative PP hatte mit drakonischen Strafen den Eigenverbrauch von Solarstrom verhindert und ein explodierender Strompreis lässt einen tödlichen Energiearmuts-Winter befürchten

Die spanische Regierung will der Energiearmut im Land begegnen und in diesem Rahmen wurde ein Dekret beschlossen, mit dem auch die Sonnensteuer abgeschafft wird. "Schlussendlich wird Spanien von der großen Absurdität der Sonnensteuer befreit, mit dem sich das Land bei internationalen Experten lächerlich gemacht hat", erklärte die zuständige Ministerin für den ökologischen Übergang Teresa Ribera. Bisher wurde von der Vorgängerregierung versucht, auch selbstverbrauchten Solarstrom zu besteuern. Das ist in etwa so, als ob der Staat Steuern auf Obst und Gemüse erhebt, das man im eigenen Garten anbaut. Die Strafen für die PV-Anlagenbesitzer, die ihre Anlagen nicht anmelden, waren drakonisch.
Ein "gutes Beispiel" wie man (um der fossil / atomare Lobby zu "dienen") EE abwürgen kann :dead: :
Deutsche Handelskammer für Spanien hat geschrieben:Der Sektor Erneuerbare Energien nahm dank der staatlich festge-legten Einspeiseprämien eine führende Position in Europa ein. Zwischen 2007 und 2012 erhielten Produzenten von So-lar-oder Windenergie einen Zuschlag von bis zu 30%auf den Strompreis. Folglich wurde dieinstallierte Kapazität für Solarenergieschoninnerhalb eines Jahres von 2007 bis 2008 mehr als verfünffacht.

In 2012 verabschiedete nach dem Regierungswechsel die konservative Regierung unter Mariano Rajoyeine Reihe neuer, auch rückwirkender Gesetze, um Investitionen im Energiesektor neu zu regeln.Die Subventionierung zukünftiger Projekte wurde gestrichen, zusätzlich wurde auch die Förderung bereits bestehender Anlagen gekürzt.Seit Dezember 2012 wird außerdem eine 7-prozentige Steuerauf die Stromproduktion jeglicher Quelleer hoben, dies gilt auch für kleine Erzeuger von Strom aus erneuerbaren Energien.

Dies führte dazu, dass bis 2016 in Spanien kaum neue Anlagen installiert wurden. Nachdem die Europäische Union Druck auf Spanien ausübte wegen Nichteinhaltung der Energieziele, fühlte sich die Regierung gezwungen, Maßnahmen zu ergreifen. Die Regierung von Rajoy setzt seit Januar 2016 auf die Versteigerung von Megawatt, um neue Installationen von erneuerbaren Energieanlagen zu fördern. Kritische Stimmensagen jedoch, dass eine Abschaffung beispielsweise der sogenannten "Impuesto al Sol"(Sonnensteuer), eine Steuer auf den Eigenverbrauch, viel effektiver wäre.

Dennoch führten die stetig sinkenden Kostender Technologien und die neuen staatlichen Unterstützungsprogramme zu einem Aufwind der Solar-und Windparks in den letzten zwei Jahren. In den nächsten Jahren hat die spanische Regierung einige Herausforderungen im Energiesektor zu bewältigen: Die Strompreise Spaniens gehören noch immer zu den höchsten Europas und wirken sich negativ auf die Wettbewerbsfähigkeit der spanischen Industrie und auf die Rentabilität von Investitionen aus.

Der Marktpreis ist zwar vergleichbar mit dem anderer europäischer Länder, doch Steuern, sonstige Nutzungsgebühren und die Kosten für Transport und Vertrieb treiben die Strompreise in die Höhe. Die wirtschaftliche Entwicklung des Landes ist eng an den Energiesektor geknüpft. Wichtige Entscheidungen, denen die Politiker und der Energiesektor gegenüberstehen, sind beispielsweise die Zukunft der Kohle-und Atomkraftwerke des Landes, das Erreichen der EU-Vorgaben hinsichtlich des Ausbaus der erneuerbaren Energien bis 2030, die Ausweitung der Interkonnektion mit Frankreich sowie die Reduzierung der Energieimporte. Um die Schließung der Kohle-und Atomkraftwerke im Hinblick auf die Erreichung der EU-Klimaziele2030 (Senkung der CO2-Emissionen um mindestens 40% gegenüber 1990, Erhöhung des EE-Anteils auf mindestens 27%, Steigerung der Energieeffizienz um mindestens 27%) ausgleichen zu können, müsste Spanien laut einer Studie, die in der Zeitschrift der Industrieingenieure Madrid veröffentlicht wurde,zusätzlich 65.000 MW an erneuerbaren Energien installieren. Im ersten Halbjahr 2018 soll mit dem "Ley de Cambio Climático y Transición Energética" ein neues Gesetz verabschiedet werden,das die zukünftige Politik Spaniens im Hinblick auf den Klimawandel und die Energiewende bestimmen wird.
Nun ja, seit "man" dies verändert hat, gilt wohl Quelle : wiwo (15.06.2017) "EE : Run auf spanische Wind- und Solarparks"
wiwo hat geschrieben:Der weltweite Rückgang der Preise für Solarpanel und der damit ebenfalls verbundene leichte Rückgang der Kosten für Windturbinen hat auch Spaniens Markt für grüne Energie wiederbelebt. Denn im Vergleich zu 2011 kostet heute die Entwicklung eines Parks im Durchschnitt rund 60 Prozent weniger, was auch Unternehmen wie Google und Amazon dazu gebracht hat, komplett auf erneuerbare Energien umzusteigen. Dabei schauen sie auch nach Spanien: „Spanien ist jetzt für Fonds, aber auch für Banken ein Testmarkt, da hier weitgehend freie Marktbedingungen für grüne Energie herrschen,“ sagt Luigi Spotti, Verantwortlicher für Commercial Operations bei GE Renewable Energy in Madrid.
wiwo hat geschrieben:Spanien ist weiterhin der ideale Standort für Wind- und Solarparks, da es viel ungenutztes Land gibt. Die Windstärke und die Sonneneinstrahlung sind an vielen Orten überdurchschnittlich gut und außerdem ist das Land eines der erfahrensten im Sektor. Heimische Unternehmen wie Iberdrola oder Acciona sind Weltmarkt-Führer in Windenergie und Umwelttechnologie.

Außerdem sind erneuerbare Energien in vielfacher Hinsicht eine Überlebensfrage für das Land. Auf der einen Seite muss das Land zu 75 Prozent seine Brennstoffe aus dem Ausland importieren und der Strompreis ist auch deswegen in den vergangenen Krisenjahren enorm gestiegen: seit 2007 um rund 60 Prozent, Gas schoss 48 Prozent in die Höhe, womit spanische Haushalte inzwischen monatlich im Durchschnitt die zweithöchste Strom-Rechnung der EU bezahlen müssen.

Zudem ist grüne subventionsfreie Energie in Spanien inzwischen am billigsten, da die sich bei den Auktionen bewerbenden Unternehmen bisher alle Discount-Preise anbieten, zu denen sie den Strom verkaufen wollen. Und auch als Jobmaschine ist die Branche nicht zu unterschätzen, da sich weltweit bis 2021 laut Schätzungen des Global Wind Market Report allein in diesem Segment die Kapazität auf 800.000 Megawatt verdoppeln wird.
Soweit mal Spanien und was man dort aus Wind und Sonne machen wird (soweit man es nicht bereits tut).... :thumbup:
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von immernoch_ratlos »

Hallo Alter Stubentiger, nachdem ich schon mal Deine Begeisterung für P2X teile, hier noch ein Filmchen zu den von Dir so verachteten Batterien : Quelle : BR "Frankenschau aktuell-Stromspeicher für Wendelstein.mp4" Schade, wenn Dich das nicht wenigstens ein klein bisschen mehr "Zuneigung" zu Batterien empfinden lässt.

Hier die WEB-Seite der "Gemeidewerke Wendelstein"

Meine Devise - alles in der Natur hat seinen Platz - die Evolution der Stromversorgung ist in vollem Gang... :thumbup:
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von Aldemarin »

Wie sieht es mit Supraleitern aus?
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von Kamikaze »

Aldemarin hat geschrieben:(14 Dec 2018, 20:05)

Wie sieht es mit Supraleitern aus?
Supraleiter sind keine Energiespeicher. In ihnen kann keine Energie eingalagert werden.
Zudem ist die Herstellung enorm teuer und die Leiterbahnen sind (soweit ich weiß) sehr zerbrechlich. Anderenfalls würden solche Supraleiter schon längst auf den langen Überland-Leitungswegen eingesetzt werden, um den Transport-Wirkungsgrad zu verbessern (also für weniger Abwärme am Kabel und mehr Energie beim Verbraucher).
Aber selbst dann wäre mit Supraleitern keine Energie zu speichern (oder zumindest ist mir aktuell kein derartiges Verfahren bekannt).
Energiewende: https://graslutscher.de/how-to-energiew ... herkommen/
PV-Forum: https://www.photovoltaikforum.com/

ignoriert: Realist2014, JJazzgold, Dieter W.
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von Enas Yorl »

Kamikaze hat geschrieben:(14 Dec 2018, 22:40)Aber selbst dann wäre mit Supraleitern keine Energie zu speichern (oder zumindest ist mir aktuell kein derartiges Verfahren bekannt).
Supraleitende Magnetische Energiespeicher (SMES) speichern Energie in einem durch Gleichstrom in einer supraleitenden Spule erzeugten Magnetfeld. Die Spule wird mittels Kryotechnik unter die Sprungtemperatur des Supraleiters gekühlt.
Ein typischer SMES besteht aus einer supraleitenden Spule, einer Kühlung und einem Energieaufbereitungssystem. Wenn die supraleitende Spule einmal geladen ist, nimmt der Strom nicht ab und die magnetische Energie kann über längere Zeit gespeichert werden.
Die gespeicherte Energie kann wieder ins Netzwerk eingespeist werden, indem die Spule entladen wird. Das Energieaufbereitungssystem benutzt einen Wechselrichter/Gleichrichter, um den Wechselstrom in Gleichstrom, der im SMES gespeichert werden kann, und zurück in Wechselstrom umzuwandeln. Dabei kann je Wandelvorgang etwa 2 bis 3 % der Energie in Form von Wärmeabgabe nicht genutzt werden. SMES sind vergleichsweise effizient; beim Speichern selbst geht kaum Energie verloren.
Allerdings ist der Energieaufwand für die Kühlung hoch und durch die hohen Kosten von Supraleitern werden SMES vor allem zur kurzzeitigen Speicherung von Energie verwendet.
https://de.wikipedia.org/wiki/Supraleit ... iespeicher

Die Methode eignet sich aber nur dazu, Energie für sehr kurze Spitzenleistungen zu speichern. Das ist interessant bei einigen industriellen Anlagen, die dazu bisher Schwungradspeicher verwenden. Eine Speicherlösung für das Stromnetz ist das aber nicht.
And it's been completely "demagnetised" by Stephen Hawking himself!
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Re: Wie und wieviel Energie speichern ?

Beitrag von immernoch_ratlos »

Es ist immer das selbe Problem - keine "Arbeit" wird ohne Energieeinsatz verrichtet - ob etwas geeignet sein könnte, lässt sich sehr einfach an zwei grundsätzlichen Bedingungen messen.

a) wie groß ist der energetische Aufwand der zwar nicht "verloren" geht aber nicht weiter nutzbar als "Anergie" endet

b) wie groß ist die verbleibende "nützliche" Exergie

Betrachtet man auch die "davorliegende Kette" - "hier die Verhältnisse in einem Wärmekraftwerk" - wird schnell klar ob eine Methode Sinn macht oder sinnlose Vermehrung der reichlich vorhanden "Entropie" darstellt.

Nun kann man zwar in einer "supraleitenden Spule" elektrischen Strom beliebig lange "verlustfrei" speichern - wenn, ja wenn man diesen "Magnetstromspeicher" permanent kühlt - das diese eine permanente Energiezuführung bedingt, kann man hoffentlich als "Wissensbestand" voraussetzen.

Bleibt nur die Frage, was will man damit letztendlich bewirken - Energie "lagern" - es gibt deutlich verlustärmere Methoden elektrische Energie zu lagern.

Den gewünschten Effekt "netzdienlich" zu sein kann inzwischen mit wesentlich geringerem Aufwand bewirkt werden - "Gildemeister manchem als "weltweit führender Hersteller von Werkzeugmaschinen bekannt" bietet inzwischen dies hier an :
Quelle hat geschrieben:Gildemeister präsentiert seinen neuen Cell Cube Energiespeicher, der auf Vanadium-Redox-Flow-Technologie basiert.

Die kleinere Ausführung Cell Cube FB 30-130 verfügt über eine Leistung von 30 Kilowatt und eine Kapazität von 130 Kilowattstunden.

Der Cell Cube FB 200-400 mit 200 Kilowatt Leistung und 400 Kilowattstunden Kapazität stellt umfangreichere Energiereserven bereit und bietet sich daher für industrielle Anwendungen an.

Das größere Gerät besteht aus einem Leistungs- und einem Energieteil. Das Leistungsteil umfasst die Stacks, den Flow Battery Controller, den DC/DC-Wandler sowie den Wechselrichter, während das Energieteil die beiden Tanks für negativ und positiv geladenes Elektrolyt sowie die Pumpensysteme für den Flüssigkeitskreislauf bereithält. Aufgrund seiner hohen Leistung lässt sich der Cell Cube FB 200-400 gezielt zur Stabilisierung von Niederspannungs- und Mittelspannungsnetzen einsetzen, als Energiereserve oder zum Ausgleich von Last- und Erzeugungsspitzen.
Das die "geladene Flüssigkeit" recht problemlos in weiteren Tanks sowohl bereitstehen kann, als auch transportabel ist, macht den Scherz "bring mir einen Eimer Strom" nun völlig realistisch machbar.

Wer in den nächsten 2 Jahren mit seiner WEA aus der Förderung fällt und Repowering auf Grund geänderter Abstandsvorschriften ausgeschlossen sein wird, kann mit einer Investition in eine entsprechende Anlage ohne den "Umweg" über H2 Erzeugung gehen zu müssen, "transportablen Strom erzeugen - per Tankwagen vertreiben oder zum günstigen Zeitpunkt mit "Netzdienlichkeit" Handel treiben - unabhängig ob da gerade ein ausreichend starkes "Windchen" weht.

"Stromüberschuss" ist dann einfach nur eine Frage des Volumens und der Größe der "Stacks" die eine Anlage zur Verfügung hat. Ein paar Nummern kleiner so 2 kW Leistung und 10 kWh Kapazität "fehlen" mir derzeit noch als Ergänzung meiner PV. Zweifellos wird diese Technologie ihren "Weg" machen...

Firmen mit hochpräzisen Maschinen und Bedarf an exakten 50 Hz zu jeder Zeit (PV auf den Betriebsdächern inklusive) können sich so selber helfen und solche Anlagen in jeder Hinsicht gewinnbringend einsetzen. Hersteller wie z.B. Gildemeister könne da sicher Geschäftsfelder miteinander kombinieren. Der derzeitige Mangel an "schnellen" und vielseitig einsetzbaren Speichern dürfte dieses Geschäftsfeld relativ rasch "nach vorn" bringen.

Statt in teure meist untätig herumstehende Gasturbinenkraftwerke zu investieren, in relativ simple Redox-Flow-Anlagen die in Kombination mit kleinen Lithium Batterien Reaktionszeiten im ms Bereich aufweisen ( Gasturbinenkraftwerke liegen im Minutenbereich - da ist längst "hängen im Schacht") sehr günstigen und langlebigen Zyklen, also gezielt WEA zu neuem "Leben" verhelfen oder eine der anderen zahlreichen "Nischen" zu besetze, dürfte bald ein sicheres Geschäft sein....

Das man einfrig auch an anderen "geeigneten Flüssigkeite" z.B. Ligninhaltige Abwässer aus der Papierindustrie forscht - Material das derzeit noch kostenpflichtig teuer entsorgt werden muss, sei ganz am Rande erwähnt...
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