Rostreaktor-Saisonspeicher für Strom und Wärme

So Leute, habe es gerade gesehen, ist wohl alter Hut aber beschäftigt mich natürlich dennoch.

Hier wird daran geforscht, einen ROSTreaktor zu bauen.
Der Vorgang ist demnach im Sommer Überschussstrom in Wasserstoff umwandeln. Mit diesem Wasserstoff wird Eisenoxid (Rost!) vom Oxid befreit. Damit wird Wasser hergestellt. Am Ende bleibt Eisen über.
Im Winter wird dem Eisen Wasser hinzugefügt, das Eisen rostet (oxidiert) wieder zu Eisenoxid und Wasserstoff. Der Wasserstoff kann dann verstromt werden.

Ziel: Strom wird nicht in Wasserstoff gebunden und gelagert, es gibt also keinen Drucktank etc. pp. Problem habe ich beim rückwärtsrechnen derer Angaben:
2000m³ = 4GWh Wasserstoff = 2GWh Strom
1m³ = 2MWh Wasserstoff = 1MWh Strom
Wenn ich das richtig sehe hat eine Wasserstoffelektrolyse aus Wasser ca. 60-85% Wirkungsgrad laut Wikipedia.

Das wären bei 1000kWh Strom am ENDE = 2857kWh Strom aus dem Sommer bei 1m³ Fläche.
Zudem erhält man nochmal 1000kWh Wärme. Also gerade für Zeiten der Flaute ergibt sich dadurch einmal Strom (bei Nutzung von PV mit Akku praktisch weil der Akku geladen werden kann [Achtung, Wirkungsgrad wird dadurch noch schlechter!]) und gleichzeitig genügend Wärme für Warmwasser.

Was haltet ihr davon? Und ja, das mit dem Verlust ist BEDAUERLICH, und besser wäre es den Strom anders nutzen zu können. Aber wenn das eben NICHT geht kann man wirklich viel retten. Bei mir würde dieses Szenario dafür sorgen, dass wir vollständig Stromautark würden. Also gar keinen Netzanschluss mehr benötigen würden.

Nun hängt das Ganze natürlich sehr von den Kosten ab.... Jemand da noch weitere Infos zu? Jaja, ich WEISS, der feuchte Traum der Autarkie. Und nein! Das Picea System rentiert sich NIE. Weil das gewartet werden muss, und die Wartung kostet mehr als der Strombezug jemals kosten könnte PLUS ca. 100 000€ Investition. Das Ding hier speichert ja keinen Wasserstoff.

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Danke für den Link! Hatte schon von gelesen, aber noch nicht, dass sie es absehbar so weit skalieren wollen, dass es den Campus im Winter zu 20% mit Strom versorgen soll! Muss mal nach Publikationen schaun. Frag mich, wie das Eisen/oxid präpariert werden muss für ausreichende Reaktivät. Bei der Menge muss das ja auch günstig sein … Bleiben natürlich weiterhin die Kosten für Elektrolyseur und vor allem die Brennstoffzellen …

Ich bleibe dabei: meiner Meinung nach ist der einzige mögliche Weg: Wasserstofherstellung und karbonisierung. Ob dabei Alkohol, Flüssiggas oder sonstwas rauskommt ist ziemlich egal.
Der Vorteil ist die Langzeitspeicherung mit bestehender Technik in ausreichenden Mengen: in Tanks.
Die direkte Verwendung in Kraffahrueugen mit Tanks. Die Weiterverwendung von Tankstelleninfrastruktur.
Will man das etwa komplett aufbauen ? In Rosttanks? wie verrostet man Eisen zu 100 % und entrostet es wieder- wohlgemerkt mit kanalisierung der Elektrischen Energie?
Welchen Energieinhalt hat das denn ? Geraten etwa 15 % von LPG oder Benzin.

Und wie werwendet man den Strom aus Rosttanks ? nochmal Akkus ? Die sind schon gerade umweltproblematisch genug.

Ein neuer Run auf Ausbeutung einer neuen Ressource zum einzigen zweck : genauso weitermachen wie bisher. Auf neue Art, damit es nicht auffällt.

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Ist das nicht genau, was Du oben vorschlägst? Teuren Wasserstoff für noch ineffizientere eFuels um ihn dann in ineffizienten Verbrennermotoren oder noch schlimmer steinzeitlichen Ölheizungen zu verbrennen? In dem Forschungsansatz hier gehts um stationäre Speicherung für den Immobilienbereich und Wärme/Stromkopplung.

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Kann durchaus sein, dass Wasserstoff kaum Kosten verursacht. Wo man jetzt Windenergie und PV abregelt und so mögliche Stromerzeugung verschenkt, könnte man daraus sehr billig Wasserstoff produzieren. Das wäre dann sozusagen ein kostengünstiges Abfallprodukt. Klar, die Kosten für die Umwandlung, um aus Strom zum Schluss z.B. Methan zu haben, die fallen an. Keine Ahnung, was das dann kosten wird, wenn man das im großen Maßstab macht.

Die Investionskosten für die Elektrolyse machen es wohl unrentabel, wenn die nicht auch mehr oder weniger 24/7 laufen. Nur mit Reststrom wird das nichts im großen Maßstab und es gibt ja (siehe hydrogen ladder 5.0) genug sinnvolle Verwendungen für H2. Kraftfahrzeuge mit eFuels gehören definitiv nicht dazu … Geringsmögliche Energieeffizienz.

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Teuren Wasserstoff ?
Oh Oh..... da hat jemand das originalzitat nicht gelesen:

Eine wichtige Rolle spielt dabei auch der Rost, der eine Verbindung von Eisen und Sauerstoff ist. Aus grünem Strom hergestellter Wasserstoff löst den Sauerstoff wieder heraus und verwandelt den Rost wieder in Eisen in seiner reinen Form zurück.

Teuer wird der Wasserstoff in Zeiten von negativen Börsenstrompreisen nicht durch das "Produktionsmittel (grüner) Strom", sondern durch die Abschreibungen auf die Anlagen zur Erzeugung und Transport, Speicherung etc. Das wurde aber ja oben von @jensdecker schon sehr korrekt ausgeführt (denn heute: mindest Volllaststunden > Stunden mit negativen Strompreisen)!

Mit deutlich mehr EE Erzeugungskapazität oder dedizierten EE Anlagen nur zur Wasserstoffherrenstellung könnte sich das ändern. Denn ich bin grundsätzlich bei dir @carolus : saisonal können wir (absehbar) Energie nur auf Molekül Basis speichern. Ob dann daraus wirklich eFuels produziert werden oder nicht doch besser der Wasserstoff in Gaskraftwerken in wenigen Zeiten im Jahr das ansonsten völlig auf Strom basierende Energiesystem stützt, werden wir sehen (ich tendiere zu zweiterem).

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Steht doch da im Link und dann rückwärts rechnen. Hatte ich auch geschrieben, der Tank selbst sind bei 1000kWh = 1m³ Tankgröße. Dazu wird noch der Elektrolyser kommen und die Brennstoffzelle. Also vielleicht 2m³. Um das nun anderweitig zu speichern in z.B. 10 000kWh Wärme benötigt man... 1000l Heizöl, oder anderweitiges. Also auch nicht wirklich weniger Fläche. Mit dem Unterschied, dass man dann Tanks mit brennbaren Gasen/Flüssigkeiten hat. Will man daraus Strom machen wird es auch nicht besser mit dem Wirkungsgrad, vielleicht kann man mit nem Aggregat Strom herstellen und den in die Wärmepumpe. Dann sinds nicht mehr 1000l sondern nur 800l.

Den Strom aus den Rosttankt ab in die vorhandene Heizungsanlage die vorhanden ist bzw. ja, auch in einen Akku. Damit man kochen kann. Klar wären andere Methoden ggf. besser oder günstiger. Vielleicht wirklich Gasflaschen fürs Kochen auch. Wie man das speichert ist letztlich wurscht. Der Wirkungsgrad wird mit jedem Glied der Kette weniger.

Zu dem Weitermachen: Eben nicht. Genau zu jenen Spitzen im Sommer könnte man sogar Strom einkaufen und damit die Elektrolyse befeuern. Also im Sommer von 10:00 - 17:00 laufen lassen, das Netz durch Verbrauch entlasten (vor allem auch das lokale Netz, weil dann nicht ins höhere Netz gespeist wird sondern verbraucht, was hier in Ö. auch so umgesetzt ist/wird). Das muss einhergehen mit einer angepassten Netzgebührenstruktur. Wie auch immer, das wäre nur ZUSÄTZLICH. Die Wärme die erzeugt wird in einen Warmwassertank oder eben Heizung.

Auch deswegen immer meine Meinung, dass wir wieder Boiler/Speicher benötigen. Die haben Verluste, aber wenn man den Strom von PV günstig hat sind Verluste (fast!) egal. Mir ist es auch egal ob mein E-Auto nun 13kWh mit Allwetterreifen auf 100km verbraucht oder 12kWh weil wir sowieso nicht wissen wohin mit dem Strom. Übrigens eines der Probleme: Ich kann noch nicht einmal einspeisen, also mein Strom ist wirklich über und müsste verbraten werden. Akku wird wohl nicht gehen habe ich herausgelesen weil man nicht außerhalb der Sonnenstunden einspeisen DARF. Das wird noch von mir angefragt beim Netzbetreiber der mich sowieso schon nicht mag.

Ne, eben nicht. Sondern um Autarkie zu schaffen. Der Rosttank sorgt dafür, dass ich das Stromnetz WENIGER belaste indem ich mich davon abkoppel. Auch benötige ich kein Benzin/Diesel mehr zum Autofahren, benötige also die langkettige Infrastruktur des Rohöls etc. pp. nicht. Sondern habe, im kleinen und durchaus nicht gänzlich autark wegen Ersatzteilen und Wartung und ggf. Nachkauf von Dingen, eine Insel. Mit wenig Platzbedarf. Und immer dann wenn ich nun Strom übrig habe, kann er da rein. Und klar, am besten auch der Akku, der sorgt im Sommer dafür, dass die Elektrolyse gleichmäßiger, kontrollierter und durchgängig über einen bestimmten Zeitraum läuft, weil man ansonsten bei Regen oder Nebel oder sonstwas immer nur sporadisch erzeugt, im Winter als Zwischenspeicher für z.B. Kochen mittags.

@indie
Mit der Kostenabwälzung auf die Kunden. Infrastrukturherstellung und Speicherung, Umwandlungsverluste, das wird der Endkunde in irgend einer Form bezahlen, macht er jetzt auch schon. Dann steigen die Netzgebühren, der Strom kommt im Sommer zu 0-2ct weil davon dann viel vorhanden ist. Gebühren auf die kWh Einspeisung. Großanlagen beziehen dann Strom und verwerten ihn dann zur Speicherung und Lagerung, dazu der Platz für dieses, etc. pp. Das wird dann beidseitig als netzdienlich verkauft, der Erzeuger sorgt für weniger fossilen Strom und entlastet die letzte Strommeile. Sorgt für niedrige Energiepreise. Der Netzbetreiber für die Netzbereitstellung muss gewährleisten dass der Strom vernetzt herumkommt. Und dann gespeichert. Im Winter wird dann wieder mehr benötigt, der Strompreis steigt. Die Netzgebühren sind, weil ja WENIGER Strom bezogen wird, anteilhaft höher.

Wer dann den Strom im Winter kaufen muss, der zahlt für den Speicher UND höhere Netzgebühren. Es wird also keineswegs günstiger oder praktikabler wenn der Strom mehr aus EE erzeugt wird. Es kommt auf die Kombination der Kosten an.

Und sehe ich mir die Vergangenheit an, und die mögliche Zukunft bezweifel ich stark, dass es besser wird. Den Speicher also irgendwo außerhalb des eigenen Hauses zu packen ist daher sinnfrei, weil man keine Ahnung hat was passieren wird.
Daher den Speicher im eigenen Haus.

Kommt nun auf die Kosten an. 10 000€ wären bei und geschätzte 10-15 Jahre bis zur Amortisation.

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Ein Saisonspeicher wird per Definition nur 1x pro Jahr geladen. Eine kurze Rechnung dazu:
Stromkosten im Sommer aus eigener PV (Opportunitätskosten): 0,08€ pro kWh
Stromkosten im Winter bei Netzbezug (Annahme): 0,38€ pro kWh
Der Strom aus dem Langzeitspeicher darf dann max. 0,30€/kWh kosten, damit es nicht teurer wird als Netzbezug. Das mal Nutzungsdauer in Jahren ergibt die Grenzkosten für den Speicher.

Also darf er, wenn er über eine Lebensdauer von 20 Jahren seine Kosten wieder einspielen soll, maximal 6€ pro kWh kosten. Die Systemkosten ergeben sich dann aus der für den saisonalen Ausgleich benötigten Energiemenge.

Auch bei kostenlosem Strom im Sommer sind es max 7,6€/kWh Systemkosten, bevor es unter diesen Annahmen unwirtschaftlich wird. Und Verzinsung des eingesetzten Kapitals ist da gar nicht berücksichtigt.

Du kannst so nicht rechnen, das setzt voraus, dass alles so bleibt wie es ist und diese Rechnungen funktionieren bei einem gerade im Wandel befindlichen System nicht. Oder hast du GEWUSST, dass eine CO²-Abgabe auf Öl/Gas/Holz/Kohle/Koks etc. kommt? Hat man GEWUSST, dass (hier in Österreich!) E-Autos nun auf einmal doch besteuert werden und zwar nicht wie Autos nach PS/KW und CO² sondern nach PS/KW und GEWICHT? Daher sind Preisprognosen reines Glaskugelrechnen.

Aber nu gut, meine PV steht schon, mein Strom wäre Überschussstrom den ich nicht einspeisen kann. Also 0ct aber von mir aus auch 8ct.
Im Winter benötige ich (das ist ein Schätzwert, das ist mein erstes Jahr der Datenerhebung und PV) 3000kWh. Das sind geschätzte 960€ Stromkosen p.A. Ohne Stromanschluss spare ich mir diese 960€. Würde ich den Stromanschluss lassen sind mindestens 200€ weg für die Grundgebühren. Also nicht sinnig. Und nun Anlagenkosten/1000€ p.a.
Investitionskosten bei Zinsen sind mehr oder minder wurscht, da die Inflation die Zinsen insgesamt wegfrisst. In dieser Zeit steigt der Strompreis, Netzgebühren, Grundgebühren und man verdient mehr. Dafür gibt man ggf. Zinsen aus.

Zinsgewinne werden besteuert. Verluste darf man haben, pP. Irgend eine Krise? Man benötigt das Geld? Aber es ist gerade nichts wert, weil der Kurs des ETF/Aktie niedrig sind. Hm, blöd. Aber hoher Autarkiegrad? Kann einem egal sein obs teurer wird...

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Metallhydrid als Speicher für H ist nicht neu:

Das Metall Eisen ist für mich neu. Doch egal welches Metall, es wird sehr viel benötigt und das macht die Speicher schwer und wohl auch teuer.

Willst du mich verkohlen? Wieviel Eisen soll in einem 2m² Tank drin sein? Maximal 2m³. Und das bleibt ja da drin, das wird immer wieder regeneriert.... Vielleicht ein paar dann nicht mehr benötigte Öltanker verschrotten?

Schrottpreis für Eisen ist wohl 300€/Tonne. Finde nicht, was Eisenoxid in großen Mengen kosten würde.

Und auch nur einmalig. Danach auch einfach wieder verwendbar wenn es andere, bessere Speichermöglichkeiten gibt, oder diese Saisonspeicher über das Netz genutzt werden können.

1000KWh /m3, das ist aber ne hohe Energiedichte. Glaub ich so erst mal nicht

Das besondere der Wasserstoffidee ist nicht, dass es teuer ist, sondern dass es co2 Neutral ist.

Wenn man so einfach das Oxid in reines Eisen verwandeln kann, warum macht die Stahlindustrie das nicht? Würde ihr einen Mega-grünen Anstrich geben. Aktuell wird das Oxid nämlich per Kohlenstoff als Reaktionsträger aus dem Eisen getrieben.

Das ist doch vom Ansatz her auch die Idee beim grünen Stahl? In China gabs ansonsten auch noch einen Piloten mit direkt elektrischer Reduktion, Details vergessen. Zur Energiespeicherung muss es halt reversibel laufen, sprich das Oxid und reduzierte Eisen schön fein sein

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