Warum können wir nicht den gesamten Strom, den wir brauchen, aus Wind erzeugen? Das ist eine Frage, die ich oft von Leuten höre, die beginnen, etwas über die ökologischen Herausforderungen zu lernen, vor denen wir stehen, und es ist eine gute Frage. Auf den ersten Blick mag es einfach erscheinen: Wir produzieren bereits sauberen Strom mit Windkraftanlagen, also wissen wir, dass es funktioniert. Warum bauen wir nicht einfach viele, viele von ihnen, bis wir genug Strom produzieren, und lösen so die Probleme, die durch schmutzige Kraftwerke verursacht werden?
Leider ist die Realität, wie so oft, etwas komplexer. Um diese Frage zu beantworten, müssen wir besser verstehen, wie Windkraft funktioniert und wie ein Stromnetz funktioniert. Lassen Sie uns gleich eintauchen, sollen wir?
Wie funktioniert Windkraft?
So weit so gut, aber hier kommt die eigentliche Herausforderung: Der Wind weht nur sporadisch. Manchmal bläst es, manchmal nicht, und es ist schwer, mehr als ein paar Stunden im Voraus vorherzusagen, was es tun wird. Aus diesem Grund haben Windparks (Gruppen von Windturbinen) normalerweise zwei Nennleistungen: eine Kapazitätszahl und eine Kapazitätsfaktorzahl.
Beispielsweise kann ein Windpark 200 Windturbinen enthalten, die jeweils eine Nennleistung von 1,5 Megawatt haben. Die Kapazität dieses Windparks beträgt 300 Megawatt (200 x 1,5), aber wie viel Strom er tatsächlich produziert, hängt von vielen Faktoren ab, und wenn Sie sich die durchschnittliche Produktion all dieser Windkraftanlagen über einen bestimmten Zeitraum ansehen - normalerweise a Jahr - und Sie teilen diese Zahl durch die maximale Kapazität all dieser Windturbinen, Sie erhalten die Kapazitätsfaktorzahl.
Wenn beispielsweise unser Windpark oben zu 30 % ausgelastet ist, würde er jederzeit durchschnittlich 100 Megawatt produzieren. Das heißt aber nicht, dass man mit 100 Megawatt rechnen kann; an manchen Tagen sind es vielleicht 300 und an anderen vielleicht 30. Das ist nicht nur deshalb ein Problem, weil man viel mehr Windkraftanlagen bauen muss, als die Kapazitätszahlen vermuten lassen (und die Medien berichten normalerweise nicht über Kapazitätszahlen). Kapazitätsfaktoren), sondern auch wegen etwas anderem, das wir im nächsten Abschnitt unten sehen werden.
Wie funktioniert das Stromnetz?
„Stromerzeugung und -verbrauch müssen im gesamten Netz ausgeglichen werden, da die Energie fast unmittelbar nach ihrer Erzeugung verbraucht wird. Ein großer Ausfall in einem Teil des Netzes – wenn er nicht schnell kompensiert wird – kann dazu führen, dass der Strom selbst umgeleitet wird, um zu fließen die verbleibenden Generatoren über Übertragungsleitungen mit unzureichender Kapazität zu den Verbrauchern, was zu weiteren Ausfällen führt. Ein Nachteil eines weitverzweigten Netzes ist daher die Möglichkeit von Kaskadenausfällen und weit verbreiteten Stromausfällen." ( Quelle )
Das heißt, wenn der Wind aufhört zu wehen und ein Windpark keinen Strom mehr produziert, muss eine andere Stromquelle die Lücke schließen.
Dieses Problem kann gemildert werden, wenn Sie viele Windparks über ein großes geografisches Gebiet verteilt haben, so dass, wenn der Wind irgendwo nicht weht, die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass er woanders weht. Das hilft zwar, löst das Problem aber nicht vollständig. Denken Sie daran, dass das Netz Angebot und Nachfrage jederzeit ausgleichen muss. Wenn Sie also Pech haben und am selben Tag in den meisten Ihrer Windparks kein oder nur wenig Wind weht, haben Sie immer noch ein Problem. Also, was sollten wir tun?
Wie sieht die Zukunft der Windkraft aus?
Aber was können wir tun, um dazu beizutragen, die Menge an sauberer, erneuerbarer Energie, die überall vom Wind produziert wird, zu erhöhen?
Das erste, was zu tun ist, ist die Übertragung zu verbessern . Viele Gebiete haben einen Überschuss an Windenergie, aber sie können sie an andere Gebiete verkaufen, die sie gerne kaufen würden, weil diese Orte nicht miteinander verbunden sind. Es gibt auch Gebiete, in denen neue Windparks gebaut werden könnten, aber das sind sie nicht, weil es keine Übertragungsleitungen gibt. Ein besseres Verteilungssystem würde es einfacher machen, ein Defizit auf der einen Seite durch die Nutzung des Überschusses auf der anderen Seite auszugleichen.
Eine andere Möglichkeit, dem Stromnetz zu ermöglichen, mehr Windenergie zu verarbeiten, wäre die Nachfrage zu steuern (d. h. zu beeinflussen, wie viel Strom Menschen und Industrien verbrauchen). Vieles davon kann mithilfe von Smart-Grid-Technologien erreicht werden, wie z. B. intelligenten Zählern, die den Strompreis in Echtzeit ändern können (wenn der Preis höher ist, sinkt die Nachfrage, wenn der Preis niedriger ist, steigt die Nachfrage) und damit umgehen stromhungrige Industrie, sodass sie einige ihrer Betriebsabläufe so planen, dass sie die verfügbare Energie optimal nutzen.
Drittens würde eine Erhöhung der Speicherkapazität des Netzes einen großen Unterschied machen. Derzeit muss der meiste Strom direkt bei der Erzeugung verbraucht und nur ein kleiner Teil für die spätere Nutzung gespeichert werden (dies kann beispielsweise in den Wasserreservoirs von Wasserkraftwerken erfolgen). Wenn wir mehr Energie speichern könnten, könnten wir diese Reserve anzapfen, wenn der Wind nicht weht. Die große Herausforderung besteht hier darin, einen Speicher zu haben, der kostengünstig genug ist, um sinnvoll zu sein. Dies könnte Durchbrüche in der Batterie- oder Hyperkondensatortechnologie erfordern.
Schließlich scheint die realistischste Option die Diversifikation zu sein . Windkraft ist derzeit die billigste Art erneuerbarer Energie, aber sie sollte mit anderen Arten kombiniert werden, um das Problem der Unterbrechungen besser zu mindern. Solar-Photovoltaik, Solarthermie, Tiefengeothermie, Wellenkraft, Wasserkraft (wenn es richtig gemacht wird), Biomasse usw. Wir brauchen all das, zusammen mit einem großen Schub für Effizienz und Umweltschutz (es ist normalerweise billiger, ein Watt zu sparen als zu sparen). ein neues herstellen).
