Verfügbarkeit: Energiespeicher für die Energiewende

Energiespeicher für die Energiewende: Auslegung und Betrieb von Speichersystemen

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Schmiegel, Armin U. (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München Hanser [2020]
Ausgabe:	2., aktualisierte Auflage
Schlagworte:	Haustechnik Energietechnik Erneuerbare Energien Energieeffizienz Energiewende Energiespeicher Deutschland chemische Speicher elektrische Speicher elektrochemische Speicher Elektromobilität Energieerzeugung mechanische Speicher Photovoltaik Speicheraufgaben Speichersysteme Speichertechnologie thermische Speicher Windkraft Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	240 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm
ISBN:	9783446464056

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adam_text	INHALT D EINLEITUNG ........................................................................................ 13 BESCHREIBUNG VON SPEICHERTECHNOLOGIEN .................................... 15 2.1 GRUNDLEGENDE FUNKTION, AUFBAU VON SPEICHERSYSTEMEN UND DEREN BESCHREIBUNG ...................................................................................... 15 2.1.1 EINSPEICHERN, AUSSPEICHERN ODER BE- UND ENTLADEN ................................. 15 2.1.2 SELBSTENTLADUNG VON SPEICHERN ................................................................. 19 2.1.3 BESCHREIBUNG EINES SPEICHERSYSTEMS ....................................................... 19 2.1.4 ENTWICKLUNG EINER WIRTSCHAFTLICH OPTIMIERTEN BETRIEBSFUHRUNG .............. 22 2.2 AUSLEGUNG VON SPEICHERSYSTEMEN ......................................................................... 24 2.3 WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNGEN ......................................................................... 30 2.3.1 INVESTITIONSKOSTEN ...................................................................................... 30 2.3.2 WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNGEN ............................................................ 33 2.3.3 WIRTSCHAFTLICHE BEWERTUNG VON SPEICHERSYSTEMEN ................................... 35 2.4 WEITERE BEGRIFFE ..................................................................................................... 37 2.5 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 40 2.6 LITERATUR .................................................................................................................... 41 * ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN VON SPEICHERSYSTEMEN ............................................................ 43 3.1 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN ........................................................... 43 3.2 ANFORDERUNGEN FUER SPEICHERSYSTEME ................................................................... 47 3.3 SYSTEMKOMPONENTEN EINES SPEICHERSYSTEMS ..................................................... 49 3.4 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 51 3.5 LITERATUR .................................................................................................................. 52 MECHANISCHE SPEICHER .................................................................... 53 4.1 KONVERSION VON MECHANISCHER ENERGIE IN ELEKTRISCHE ENERGIE ........................... 53 4.2 VERWENDUNG POTENZIELLER ENERGIE I - PUMPSPEICHERKRAFTWERKE UND ALTERNATIVE KONZEPTE ...................................................................................... 55 4.3 VERWENDUNG VON ROTATIONSENERGIE - SCHWUNGRADSPEICHER ................................ 61 4.4 VERWENDUNG POTENZIELLER ENERGIE II - DRUCKLUFTSPEICHER .................................... 68 10 INHALT 4.5 ANWENDUNGSBEISPIEL - ERTUECHTIGUNG EINES PUMPSPEICHERKRAFTWERKS FUER DEN SEKUNDAEREN ENERGIEMARKT ....................................................................... 75 4.6 UEBUNGSAUFGABEN .................................................................................................. 78 4.7 LITERATUR ................................................................................................................. 79 5 THERMISCHE SPEICHER ..................................................................... 81 5.1 GRUNDLAGEN ............................................................................................................ 82 5.2 SENSIBLE WAERMESPEICHER ....................................................................................... 93 5.3 LATENTWAERMESPEICHER ............................................................................................ 100 5.4 THERMOCHEMISCHE SPEICHER ................................................................................. 105 5.5 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 107 5.6 LITERATUR ................................................................................................................. 108 ELEKTRISCHE SPEICHERSYSTEME ......................................................... 109 6.1 LEISTUNGSELEKTRONISCHE KOMPONENTEN UND TRANSFORMATOREN ............................ 109 6.2 ANFORDERUNGEN ....................................................................................................... 115 6.3 KONDENSATOR ........................................................................................................... 117 6.4 DOPPELSCHICHTKONDENSATOREN .............................................................................. 126 6.5 ANFORDERUNGEN AN DOPPELSCHICHTKONDENSATOREN ............................................... 129 6.6 ANWENDUNGSBEISPIEL - REKUPERATION EINES PERSONENAUFZUGS ............................ 132 6.7 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 141 6.8 LITERATUR .................................................................................................................. 141 H ELEKTROCHEMISCHE SPEICHERSYSTEME .............................................. 143 7.1 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN .................................................................................... 144 7.1.1 ELEKTROCHEMISCHE REAKTIONSGLEICHUNGEN .................................................. 144 7.1.2 ANFORDERUNGEN UND AUSLEGUNG .................................................................. 147 7.1.3 SOG, SOH UND ALTERUNG ............................................................................. 152 7.1.4 MODELLIERUNG VON ZELLEN ............................................................................ 158 7.1.5 SYSTEMKOMPONENTEN EMS UND BMS ........................................................ 159 7.2 BLEIBATTERIEN ........................................................................................................... 161 7.2.1 HAUPT- UND NEBENREAKTIONEN ................................................................... 161 7.2.2 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN VON BLEIBATTERIESYSTEMEN .... 162 7.2.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - VERSORGUNG EINES MOBILFUNKSENDEMASTS ........... 166 7.3 LITHIUM-IONEN-BATTERIEN ...................................................................................... 172 7.3.1 CHEMIE VON LITHIUM-IONEN-BATTERIEN ...................................................... 172 7.3.2 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN FUER DEN GEBRAUCH VON LITHIUM-IONEN-BATTERIEN ....................................... 174 INHALT 11 7.3.3 ALTERUNG UND BETRIEBSFUEHRUNG .................................................................. 177 7.3.4 ANWENDUNGSBEISPIEL - SOLARSTROMSPEICHERSYSTEM ................................... 179 7.4 HOCHTEMPERATURBATTERIEN ..................................................................................... 191 7.4.1 HAUPTREAKTION ............................................................................................ 191 7.4.2 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN ............................................... 193 7.4.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - EINBINDUNG EINER NATRIUM-SCHWEFEL-BATTERIE AN EINEN WINDPARK IN EINEM INSELNETZ ...................................................... 195 7.5 REDOX-FLOW-BATTERIEN ............................................................................................ 199 7.5.1 CHEMIE UND HAUPTREAKTIONEN ................................................................... 199 7.5.2 ANFORDERUNGEN AN REDOX-FLOW-BATTERIEN ................................................ 202 7.5.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - EINBINDUNG EINER REDOX-FLOW-BATTERIE AN EINEN WINDPARK IN EINEM INSELNETZ ...................................................... 205 7.6 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 206 7.7 LITERATUR .................................................................................................................. 207 B CHEMISCHE SPEICHER ....................................................................... 209 8.1 ALLGEMEINE FUNKTION UND ANFORDERUNGEN .......................................................... 210 8.2 WASSERSTOFFTECHNIK ................................................................................................ 213 8.2.1 TECHNIKEN ZUR WASSERSPALTUNG .................................................................. 213 8.2.2 BRENNSTOFFZELLE ............................................................................................ 216 8.2.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - LASTWAGEN MIT BRENNSTOFFZELLENANTRIEB .............. 218 8.3 METHANISIERUNG ..................................................................................................... 221 8.3.1 GRUNDREAKTION ............................................................................................ 221 8.3.2 ANWENDUNGSBEISPIEL - 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adam_txt	INHALT D EINLEITUNG . 13 BESCHREIBUNG VON SPEICHERTECHNOLOGIEN . 15 2.1 GRUNDLEGENDE FUNKTION, AUFBAU VON SPEICHERSYSTEMEN UND DEREN BESCHREIBUNG . 15 2.1.1 EINSPEICHERN, AUSSPEICHERN ODER BE- UND ENTLADEN . 15 2.1.2 SELBSTENTLADUNG VON SPEICHERN . 19 2.1.3 BESCHREIBUNG EINES SPEICHERSYSTEMS . 19 2.1.4 ENTWICKLUNG EINER WIRTSCHAFTLICH OPTIMIERTEN BETRIEBSFUHRUNG . 22 2.2 AUSLEGUNG VON SPEICHERSYSTEMEN . 24 2.3 WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNGEN . 30 2.3.1 INVESTITIONSKOSTEN . 30 2.3.2 WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNGEN . 33 2.3.3 WIRTSCHAFTLICHE BEWERTUNG VON SPEICHERSYSTEMEN . 35 2.4 WEITERE BEGRIFFE . 37 2.5 UEBUNGSAUFGABEN . 40 2.6 LITERATUR . 41 * ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN VON SPEICHERSYSTEMEN . 43 3.1 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN . 43 3.2 ANFORDERUNGEN FUER SPEICHERSYSTEME . 47 3.3 SYSTEMKOMPONENTEN EINES SPEICHERSYSTEMS . 49 3.4 UEBUNGSAUFGABEN . 51 3.5 LITERATUR . 52 MECHANISCHE SPEICHER . 53 4.1 KONVERSION VON MECHANISCHER ENERGIE IN ELEKTRISCHE ENERGIE . 53 4.2 VERWENDUNG POTENZIELLER ENERGIE I - PUMPSPEICHERKRAFTWERKE UND ALTERNATIVE KONZEPTE . 55 4.3 VERWENDUNG VON ROTATIONSENERGIE - SCHWUNGRADSPEICHER . 61 4.4 VERWENDUNG POTENZIELLER ENERGIE II - DRUCKLUFTSPEICHER . 68 10 INHALT 4.5 ANWENDUNGSBEISPIEL - ERTUECHTIGUNG EINES PUMPSPEICHERKRAFTWERKS FUER DEN SEKUNDAEREN ENERGIEMARKT . 75 4.6 UEBUNGSAUFGABEN . 78 4.7 LITERATUR . 79 5 THERMISCHE SPEICHER . 81 5.1 GRUNDLAGEN . 82 5.2 SENSIBLE WAERMESPEICHER . 93 5.3 LATENTWAERMESPEICHER . 100 5.4 THERMOCHEMISCHE SPEICHER . 105 5.5 UEBUNGSAUFGABEN . 107 5.6 LITERATUR . 108 ELEKTRISCHE SPEICHERSYSTEME . 109 6.1 LEISTUNGSELEKTRONISCHE KOMPONENTEN UND TRANSFORMATOREN . 109 6.2 ANFORDERUNGEN . 115 6.3 KONDENSATOR . 117 6.4 DOPPELSCHICHTKONDENSATOREN . 126 6.5 ANFORDERUNGEN AN DOPPELSCHICHTKONDENSATOREN . 129 6.6 ANWENDUNGSBEISPIEL - REKUPERATION EINES PERSONENAUFZUGS . 132 6.7 UEBUNGSAUFGABEN . 141 6.8 LITERATUR . 141 H ELEKTROCHEMISCHE SPEICHERSYSTEME . 143 7.1 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN . 144 7.1.1 ELEKTROCHEMISCHE REAKTIONSGLEICHUNGEN . 144 7.1.2 ANFORDERUNGEN UND AUSLEGUNG . 147 7.1.3 SOG, SOH UND ALTERUNG . 152 7.1.4 MODELLIERUNG VON ZELLEN . 158 7.1.5 SYSTEMKOMPONENTEN EMS UND BMS . 159 7.2 BLEIBATTERIEN . 161 7.2.1 HAUPT- UND NEBENREAKTIONEN . 161 7.2.2 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN VON BLEIBATTERIESYSTEMEN . 162 7.2.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - VERSORGUNG EINES MOBILFUNKSENDEMASTS . 166 7.3 LITHIUM-IONEN-BATTERIEN . 172 7.3.1 CHEMIE VON LITHIUM-IONEN-BATTERIEN . 172 7.3.2 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN FUER DEN GEBRAUCH VON LITHIUM-IONEN-BATTERIEN . 174 INHALT 11 7.3.3 ALTERUNG UND BETRIEBSFUEHRUNG . 177 7.3.4 ANWENDUNGSBEISPIEL - SOLARSTROMSPEICHERSYSTEM . 179 7.4 HOCHTEMPERATURBATTERIEN . 191 7.4.1 HAUPTREAKTION . 191 7.4.2 ANFORDERUNGEN UND SYSTEMKOMPONENTEN . 193 7.4.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - EINBINDUNG EINER NATRIUM-SCHWEFEL-BATTERIE AN EINEN WINDPARK IN EINEM INSELNETZ . 195 7.5 REDOX-FLOW-BATTERIEN . 199 7.5.1 CHEMIE UND HAUPTREAKTIONEN . 199 7.5.2 ANFORDERUNGEN AN REDOX-FLOW-BATTERIEN . 202 7.5.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - EINBINDUNG EINER REDOX-FLOW-BATTERIE AN EINEN WINDPARK IN EINEM INSELNETZ . 205 7.6 UEBUNGSAUFGABEN . 206 7.7 LITERATUR . 207 B CHEMISCHE SPEICHER . 209 8.1 ALLGEMEINE FUNKTION UND ANFORDERUNGEN . 210 8.2 WASSERSTOFFTECHNIK . 213 8.2.1 TECHNIKEN ZUR WASSERSPALTUNG . 213 8.2.2 BRENNSTOFFZELLE . 216 8.2.3 ANWENDUNGSBEISPIEL - LASTWAGEN MIT BRENNSTOFFZELLENANTRIEB . 218 8.3 METHANISIERUNG . 221 8.3.1 GRUNDREAKTION . 221 8.3.2 ANWENDUNGSBEISPIEL - WINDANLAGE UND METHANISIERUNG . 222 8.4 UEBUNGSAUFGABEN . 225 8.5 LITERATUR . 225 B LASTMANAGEMENT . 227 9.1 GRUNDFUNKTIONEN UND ANFORDERUNGEN . 227 9.2 ANWENDUNGSBEISPIEL - LASTMANAGEMENT FUER EINEN GEWERBE- UND WOHNKOMPLEX . 232 9.3 UEBUNGSAUFGABEN . 236 9.4 LITERATUR. . 236 INDEX . 238
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