Wenn eine Windkraftanlage nicht genug Strom produziert, wie kompensiert das Energieversorgungsunternehmen den Verlust?

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Ich habe einmal gehört, dass wenn ein Windkraftanlagenkraftwerk nicht genug Strom produziert, die Energieversorger manchmal gezwungen sind, ein paar Düsentriebwerke einzuschalten, um den Verlust auszugleichen. Ist das wahr? Ich stelle mir vor, dass Stabilität ein Schlüsselfaktor ist, um die Produktion statisch und effizient zu halten. Was würde das Energieversorgungsunternehmen also tun?

rauben
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"Peaker-Anlagen" und "Lastfolge-Anlagen" (siehe Antwort von Andrey Akhmetov unten) würden existieren, selbst wenn Windkraftanlagen niemals erfunden worden wären. Sie werden benötigt, um die Online-Erzeugungskapazität an den Strombedarf anzupassen, und der Bedarf kann sich genauso schnell ändern, wie sich der Wind ändern kann.
Solomon Slow
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Düsentriebwerke sind tatsächlich ein überlappender Satz des Triebwerkstyps, den diese Anlagen verwenden. Es handelt sich ordnungsgemäß um Gasturbinentriebwerke, die auch für die Abhrams-Tank- und New Yorker Busse verwendet werden. Warum sind Düsentriebwerke keine Teilmenge oder Obermenge? Weil es einige Arten von Strahltriebwerken gibt, die nichts mit Turbinen wie Ramjets zu tun haben.
Slebetman
Supercaps werden jetzt für den kommerziellen Einsatz in Spitzenversorgungen angepriesen. Dieses Kilowatt LABS SIrius-Kondensatormodul hat eine Speicherkapazität von 3,55 kWh und kostet auf dieser Seite 4500 US-Dollar. Sagen Sie $ 3000 Schätzung für 'ein paar'. Das ist ungefähr das Fünffache der Kosten für LiIon-Akkus - was es zu einem absoluten Schnäppchen macht, wenn die Spezifikationen zutreffen. 1.000.000 geschätzte Zyklen (wahrscheinlich bei 100% DOD) [!!!!], 45 Jahre Kondensatorlebensdauer, 99% + Round-Trip-Speichereffizienz, kurze Spezifikationen hier . Erstaunlich.
Russell McMahon
Nicht genug für eine Antwort, aber es gibt mir eine Ausrede, meine Lieblingswebsite anzuschließen : gridwatch.co.uk zeigt Ihnen, wie die Antwort von Andrey Akhmetov in der Praxis funktioniert, und zeigt, wie verschiedene Pflanzen ihre Leistung je nach Bedarf im Laufe des Tages variieren. (Dies ist für den britischen Powergürtel, es gibt ähnliche andere für andere Gürtel)
Puffafish
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Als ich las "Ein paar Düsentriebwerke einschalten ...", stellte ich mir sofort vor, wie Düsentriebwerke in die Windkraftanlage blasen, um sie schneller drehen zu lassen.
IMil

Antworten:

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Das ist richtig. Wenn die Nachfrage das Angebot übersteigt, sinkt die Spannung und die Frequenz sinkt (was zu einem Geräteausfall führen kann und sicherlich eine unerwünschte Situation darstellt). Die Betreiber von Stromnetzen werden alternative Erzeugungsquellen einschalten, um das Ungleichgewicht zu korrigieren, sobald es bemerkt wird (häufig unter der Koordination einer regionalen Übertragungsorganisation wie CAISO ).

Netzbetreiber achten sehr darauf, dass die Netzfrequenz ordnungsgemäß eingehalten wird ( Quelle ). Selbst ein paar Sekunden Drift (dh ein paar hundert Zyklen vor oder hinter sich) erfordern, dass RTOs und verwandte Agenturen Korrekturmaßnahmen ergreifen, wo dies sicher ist. Die meisten dieser Maßnahmen funktionieren gleich, unabhängig davon, ob die Nachfrage steigt oder das Angebot sinkt (und sind daher relevant, ob es sich um eine Zunahme der Verbraucherlast oder eine Abnahme des Angebots aus Windkraft oder anderen erneuerbaren Quellen handelt).

Um den Energiemix etwas genauer zu verstehen, müssen die Arten der Erzeugung berücksichtigt werden, zu denen Grundlastanlagen, Lastfolgeanlagen, intermittierende Quellen und Spitzenanlagen gehören:

  • Grundlastanlagen sind für einen Betrieb mit hoher Kosteneffizienz ausgelegt (nicht unbedingt auf Umwelteffizienz oder andere Effizienzmaßstäbe, sofern dies nicht durch lokale Gesetze und Prioritäten vorgeschrieben ist), können jedoch nicht schnell angepasst werden. Beispiele hierfür können große Kohle- und Kerngrundlasten sein.
  • Lastfolgeranlagen können sich anpassen, wenn sie Kapazität haben (z. B. Wasserkraftwerke oder kleinere Brennstoffverbrennungsanlagen)
  • Peaker-Anlagen sind agil und können schnell online geschaltet werden (z. B. Gasturbinen), sind jedoch ineffizient. Wenn die Grundlastanlagen nicht ausreichen, erhöhen Lastfolgeranlagen ihre Last; Wenn diese Kapazität erschöpft ist oder das Netz schnelle Lastschwankungen aufweist, mit denen die Lastfolgeranlagen nicht Schritt halten können, werden Spitzengeräte online geschaltet und beginnen, Kraftstoff zu verbrennen, um ein ausreichendes Angebot zum Ausgleich der Nachfrage zu erreichen.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Planung: Wenn ein Gebiet konstante Winde und genügend Windkraftanlagen aufweist, kann der Wind als Teil der Grundlast betrachtet werden: Er kann nicht angepasst werden, ist jedoch relativ vorhersehbar und von Tag zu Tag konstant. Windlücken werden wie alle anderen Grundlastmängel behandelt: möglichst zunächst über lastverfolgende Anlagen und dann mit Hilfe der Peaker.

Bekannte Lücken und Defizite können auch durch Handel behoben werden. Zum Beispiel hat der US-Bundesstaat Washington reichlich Wasserkraft und exportiert Energie in vierzehn andere Bundesstaaten. Die Überproduktion von Energie (die selbst genauso schädlich sein kann wie die Unterproduktion) wird sinnvollerweise umgeleitet, um einen Teil der Versorgung benachbarter Staaten wie Kalifornien ( Quelle ) auszugleichen . Dieser Export beinhaltet die Grundlast, wenn die lokale Nachfrage zu schnell sinkt, als dass sich die betriebenen Kraftwerke anpassen könnten.

Auch gespeicherte Energie leistet einen Beitrag. Die Quellen für solche zusätzliche Energie können Speicherorte wie Pumpspeicher , Batterien (z. B. diese ) oder Erzeugung (nicht unbedingt brennender Kraftstoff) sein.

Schließlich ist Lastabwurf ein letzter Ausweg. Wenn die Bedingungen ungünstig sind (sehr hohe Nachfrage wie Klimaanlage an einem heißen Tag, Ausfall der Übertragungsleitung, Verlust der Grundlast usw.), kann der Netzbetreiber den Echtzeitpreis für industrielle Energie erhöhen oder sogar diese industrielle Energie verlangen Netznutzer reduzieren ihre Nachfrage, um Netzinstabilität zu vermeiden. Wenn dies nicht ausreicht, treten Stromausfälle und Stromausfälle auf, um den vollständigen Verlust des Netzes und seiner kritischsten Benutzer (Krankenhäuser, Rettungsdienste, Kommunikation) zu verhindern.

Monica wieder einsetzen - ζ--
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@JoeFala Coal ist nach meinem besten Wissen in Bezug auf seine Umweltauswirkungen nicht effizient, aber in Bezug auf seine finanziellen Kosten in vielen Teilen der Welt effizient.
Stellen Sie Monica wieder her - ζ--
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J-Powers Ultraschall-Überkritik (Mund voll) in Japan hat einen Wirkungsgrad von 45%, was verdammt gut ist. Die Kernenergie liegt bei 55%. Ich denke, dass bald mehr dieser überkritischen Anlagen in Betrieb gehen.
Joe Fala
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@ JoeFala Ich habe die Antwort bearbeitet, um insbesondere die Kosteneffizienz zu erwähnen, um Verwirrung zu vermeiden. Vielen Dank, dass Sie mich über den ungenauen Wortlaut informiert haben.
Stellen Sie Monica wieder her - ζ--
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Beachten Sie, dass Peaker (Gasturbinen) historisch ineffizient und teuer sind, aber wirklich sehr, sehr billiges Gas in den USA aufgrund von Fraking die Mathematik ein wenig verändert hat.
Yakk
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Im pazifischen Nordwesten beziehen wir einen großen Teil unserer Energie aus den Dämmen. Die Dämme haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie die Leistung schnell erhöhen / verringern, um Windänderungen auszugleichen. Wir machen im Frühjahr tatsächlich so viel Strom, dass der Großhandelspreis für Strom gelegentlich negativ wird, und wir müssen die Leute dafür bezahlen, dass sie unseren Strom beziehen / andere Anlagen zum Abschalten auffordern, was die Windkraftanlagen, die über entsprechende Matching-Fonds des Bundes verfügten, WIRKLICH ärgerte wenn sie nicht generieren würden.
Bill K
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Ich wollte dich beschimpfen, weil du nicht gesucht hast - dann konnte ich keine anständige Antwort finden! Also - hier ist eine kurze Antwort:

Erstens Düsentriebwerke - nein. Sie denken an Gasturbinen, aber sie sind keine Düsentriebwerke (versuchen Sie eine Websuche nach "Gasturbine").

Zweitens gibt es im Stromnetz nicht viel Energiespeicher, abgesehen von Gastanks, Kohlenhaufen, Uranstäben und Wasser hinter Dämmen. Batterien sehen allmählich so aus, als wären sie irgendwann praktisch. Aber im Großen und Ganzen muss es eine "traditionelle" Energiequelle geben, wenn "alternative" Energiequellen ausfallen. Gasturbinen sind dafür gut geeignet, weil sie schnell in Betrieb genommen werden können.

Dieser Wiki-Artikel befasst sich mit dem Thema Grid-Speicher.

TimWescott
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Die Aussage zur Gasturbine ist ungenau, aber nicht falsch. Eine aeroderivative Gasturbine ist im Grunde ein Strahltriebwerk. Führen Sie hierzu eine Websuche durch. Peaker-Anlagen sind normalerweise aeroderivative Gasturbinen, da sie in ~ 15 Minuten in Betrieb gehen können. Die Alternative nennt man Industriegasturbinen, die viel größer und effizienter sind. Industriegasturbinen, insbesondere Kombikraftwerke, benötigen Stunden zum Starten und Herunterfahren und sind daher für Spitzenbetriebe ungeeignet.
user71659
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Supercaps werden jetzt für den kommerziellen Einsatz in Spitzenversorgungen angepriesen. Dieses Kilowatt LABS SIrius-Kondensatormodul hat eine Speicherkapazität von 3,55 kWh und kostet auf dieser Seite 4500 US-Dollar. Sagen Sie $ 3000 Schätzung für 'ein paar'. Das ist ungefähr das Fünffache der Kosten für LiIon-Akkus - was es zu einem absoluten Schnäppchen macht, wenn die Spezifikationen zutreffen. 1.000.000 geschätzte Zyklen (wahrscheinlich bei 100% DOD) [!!!!], 45 Jahre Kondensatorlebensdauer, 99% + Round-Trip-Speichereffizienz, kurze Spezifikationen hier . Erstaunlich.
Russell McMahon
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@ user71659: Als ich in der Frage "Düsentriebwerk" las, fragte ich mich, ob sich jemand vorstellte, einen Turbofan zu verwenden, um Wind in einem Windpark zu erzeugen , und ihn buchstäblich auf vorhandene Windturbinen richtete. Völlig unplausibel, aber die Art von Verzerrung / Missverständnissen würde ich glauben, dass jemand hat.
Peter Cordes
@ user71659: Diese Industriegasturbinen können perfekt als Backup für Windkraftanlagen dienen. Wettervorhersagen sind zuverlässig genug, um die Stromerzeugung 24 Stunden im Voraus vorherzusagen. Die schnellen Pflanzen werden benötigt, um mit Nachfrageschwankungen fertig zu werden, aber das war nicht das Thema dieser Frage.
MSalters
@RussellMcMahon Panasonic-Batterien, wie sie in Tesla-Fahrzeugen verwendet werden, haben 28000 Zyklen bei 80% DOD und kosten weit weniger als Supercaps. Wie viele Zyklen benötigen Sie? Ich denke 365 pro Jahr ist genug, mit den Panasonic-Batterien sicherlich zu erreichen.
Juhist