Anode
Als Anode wird die Elektrode bezeichnet, bei der die Oxidationsreaktion (Elektronenabgabe eines Atoms an den Ableiter) stattfindet. Das ist bei Sekundärzellen elektrochemisch betrachtet beim Laden der Pluspol, beim Entladen der Minuspol. Für eine eindeutige Zuordnung wurde daher festgelegt, dass die Anode von Sekundärzellen die Elektrode ist, bei der die Elektrodenabgabe an den Leiter während des Entladens stattfindet. An der Kathode findet die Reduktionsreaktion (Elektronenaufnahme aus dem Leiter) statt. (Siehe auch IEC 60050-482 International Electrotechnical Vocabulary – Part 482: Primary and secondary cells and batteries.)
Blindleistung
Elektrische Leistung, die zum Aufbau von magnetischen Feldern (z.B. in Motoren, Transformatoren) oder von elektrischen Feldern (z.B. in Kondensatoren) benötigt wird und nicht zur nutzbaren Arbeit beiträgt. Die Blindleistung reduziert die effektiv nutzbare Kapazität eines elektrischen Netzes und verursacht Leitungsverluste.
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Die Höhe der Netzspannung wird nicht nur durch die Wirkleistung der Erzeuger bzw. Verbraucher beeinflusst, sondern im Wesentlichen auch durch die an den unterschiedlichen regionalen Netzknoten bereitgestellte bzw. verbrauchte Blindleistung. Aus diesen Gründen kommt Anlagen mit der Möglichkeit, die Blindleistung zu regeln, eine besondere Bedeutung zu.
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Energie
Energie ist eine fundamentale physikalische Größe. Es handelt sich dabei um die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems kann weder vermehrt noch vermindert werden (Energieerhaltungssatz). Energie kommt in verschiedenen Formen vor: als potentielle, kinetische, chemische, elektrische oder thermische Energie. Sie lässt sich von einem System zu einem anderen übertragen und von einer Form in eine andere umwandeln.
Neben der Einheit Joule (J) werden folgende Einheiten verwendet:
- ein Newtonmeter (1 Nm) 1 Nm = 1J
- eine Wattsekunde (1 Ws) 1 Ws = 1 J
- eine Steinkohleneinheit (1 SKE) 1 SKE = 29,3 MJ (Energieinhalt der bei vollständiger Verbrennung von 1 kg Steinkohle frei wird.)
- eine Rohöleinheit (1 RÖE) 1 RÖE = 41,9 MJ (Energieinhalt der bei vollständiger Verbrennung eines 1 l Rohöl frei wird.)
Energiespeicher
Ein Energiespeicher kann Energie aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt, teilweise an einem anderen Ort, wieder abgeben. Der Speicherprozess besteht aus drei Schritten: Laden, Speichern und Entladen. Nach dem Entladen kann ein Energiespeicher erneut geladen werden. Die Energieform (Elektrizität, Wärme, Kälte, mechanische Energie, chemische Energie), die ein Energiespeicher aufnimmt, wird häufig in dieser Form wieder abgegeben. Zum Entladen kann sie wie bei Power-to-Gas- oder Power-to-Heat-Speichern jedoch auch in der gespeicherten Form bereitgestellt werden. Oft wird die Energieform zum Speichern in eine andere umgewandelt (z. B. bei Pumpspeicherwerken oder Batterien). Die Speicherdauer beträgt je nach Speicher zwischen einigen Sekunden und Jahren.
Allerdings wird häufig die geladene Energieform zur Speicherung in eine andere umgewandelt (z.B. Pumpspeicherwerk, Batterie). Zum Entladen wird sie dann wieder in der ursprünglichen Form, in manchen Ausprägungen auch in der Form der Speicherung, bereitgestellt, z.B. Power-to-Gas oder Power-to-Heat.
Gesicherte Leistung
Leistung, die von einem Erzeuger unter Berücksichtigung von technologiespezifischen Ausfallwahrscheinlichkeiten durch Revisionen, technische Störungen etc. mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 99,5 % bereitgestellt werden kann.
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Kurzschlussleistung
Ein Kurzschluss im Stromsystem führt bis zur Abschaltung des betroffenen Netzteils zu einem nicht vorhersehbaren lokalen Einbruch der Netzspannung. In dieser Situation ist das Verhalten der Stromerzeugungsanlagen wesentlich für die Wiederherstellung eines stabilen Netzbetriebs. Damit die Netzspannung nicht zu weit absinkt und sich der lokale Spannungstrichter nicht räumlich ausweitet, müssen die angeschlossenen Stromerzeugungsanlagen in der Lage sein, mit der abgesenkten Spannung weiterzuarbeiten und den erhöhten Kurzschlussstrom einzuspeisen (Überlastfähigkeit). Die Distanz zwischen Fehlerstelle und Kurzschlussstromquelle sollte dabei möglichst gering sein. Synchrongeneratoren sind sehr gut für Bereitstellung von Kurzschlussleistung geeignet.
Latentwärmespeicher
Latentwärmespeicher nutzen zusätzlich zur Temperaturerhöhung (oder -absenkung) einen Phasenwechsel (engl. Phase Change Materials PCM) des Speichermediums. Dadurch kann bei kleineren Temperaturunterschieden deutlich mehr thermische Energie gespeichert werden. Dies ist vor allem bei der Kältespeicherung von Vorteil. In die Gebäudestruktur integrierte PCMs können z. B. mit Schmelztemperaturen um 25 ° die Raumtemperatur bei komfortablen Werten halten und vor Überhitzung schützen. Die hohe Speicherkapazität trägt zu einer kompakten Speichergeometrie bei. Auch die Nutzung industrieller Abwärme kann in Zukunft durch Latentwärmespeicher bei hohen Temperaturen (> 300 °C) umgesetzt werden.
Leistungspreis
Allein für ihre Bereitschaft, im Notfall einzuspringen, bekommen die Anlagenbetreiber am Regelenergiemarkt eine Vergütung (“Bereitschaftsvergütung”) – den sogenannten Leistungspreis. Zum Einsatz kommen die Anlagen nur selten. In solch einem seltenen Einsatzfall bekommen die Betreiber einen zusätzlichen Arbeitspreis für die Bereitstellung von Regelenergie. Sowohl Leistungspreise, als auch Arbeitspreise sind Gebotspreise und unterliegen heftigen Marktschwankungen. Sie sind aber im Allgemeinen vorteilhaft für die Produzenten, da sie über dem Preis für Normalstrom an der regulären Energiebörse liegen.
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Leistungsspeicher
Ein Leistungsspeicher ist ein Energiespeicher, der darauf fokussiert ist, Energieinhalt innerhalb einer kurzen Zeit zur Verfügung zu stellen und damit eine hohe Leistung bereitzustellen.
Minutenreserve (Tertiärregelung)
Auch bei der Tertiärregelung (Minutenreserve) wird zwischen negativer und positiver Regelenergie unterschieden, sie dient primär der wirtschaftlichen Optimierung. Früher wurde die Minutenreserve vom Übertragungsnetzbetreiber beim Lieferanten telefonisch angefordert. Seit 3. Juli 2012 wird die Minutenreserve automatisch vom Merit-Order-List-Server (MOLS) abgerufen. Die vorgehaltene Minutenreserveleistung muss innerhalb von 15 Minuten vollständig erbracht werden können, zum Einsatz kommen dabei konventionelle Kraftwerke oder andere Erzeugereinheiten, sowie regelbare Lasten.
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Momentanreserve
Schnelle Frequenzänderungen im Stromversorgungssystem, die durch Abweichungen zwischen der eingespeisten Leistung und dem Stromverbrauch entstehen, werden kurzfristig durch die Trägheit der rotierenden Massen von Generatoren konventioneller Kraftwerke gedämpft. Dadurch kann das Netz kurzfristig stabilisiert und Zeit für den Einsatz von Regelenergie geschaffen werden.
Laut aktuellen Gutachten beträgt diese Mindesterzeugung im deutschen Stromsystem zwischen 8 und 25 GW zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen (Antwort der Bundesregierung auf die Kleine Anfrage der Abgeordneten Oliver Krischer, Hans-Josef Fell, Bärbel Höhn, weiterer Abgeordneter und der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN zum Thema: Innovative Speichertechnologien als Eckpfeiler der Energiewende, Berlin, 2012-07), sowie 20GW zur Bereitstellung vom Momentanreserve (siehe 50Hertz Transmission GmbH, Amprion GmbH, T TenneT TSO GmbH und TransnetBW GmbH, Auswirkungen reduzierter Schwungmasse auf einen stabilen Netzbetrieb, 2014-04).
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Must-Run-Anlagen (auch: Mindesterzeugung)
Konventionelle Kraftwerke, die der Bereitstellung von Systemdienstleistungen wie Blindleistung und Regelenergie dienen (und nur zu diesem Zweck betrieben werden).
Von Netzbetreiber ausgewähltes im Allgemeinen konventionelles Kraftwerk, das in einem definierten Zeitraum im Betrieb bleiben muss, um den Netzbetrieb durch Bereitstellung von Systemdienstleistungen zu gewährleisten.
Auch wärmegeführte KWK Anlagen für die Nah/Fernwärme und Prozessdampfversorgung gelten als Must-Run-Anlagen. Hier wird i.d.R. eine bestimmte Mindestwärmelast bereitgestellt, basierend auf dieser ergibt sich die zugehörige Stromerzeugung.
Laut aktuellen Gutachten beträgt diese Mindesterzeugung im deutschen Stromsystem zwischen 8 und 25 GW zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen (Antwort der Bundesregierung auf die Kleine Anfrage der Abgeordneten Oliver Krischer, Hans-Josef Fell, Bärbel Höhn, weiterer Abgeordneter und der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN zum Thema: Innovative Speichertechnologien als Eckpfeiler der Energiewende, Berlin, 2012-07), sowie 20GW zur Bereitstellung vom Momentanreserve (siehe 50Hertz Transmission GmbH, Amprion GmbH, T TenneT TSO GmbH und TransnetBW GmbH, Auswirkungen reduzierter Schwungmasse auf einen stabilen Netzbetrieb, 2014-04).
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Primärregelleistung
Die Primärregelung dient dazu, Ungleichgewichte zwischen physikalischem Leistungsangebot und -nachfrage auszugleichen, mit dem Ziel der Wiederherstellung einer stabilen Netzfrequenz.
Jeder Netzbetreiber innerhalb des Verbundnetzes muss innerhalb von 30 Sekunden zwei Prozent seiner momentanen Erzeugung als Primärregelreserve zur Verfügung stellen.
Die an der Primärregelung teilnehmenden Kraftwerke müssen bei einer quasistationären Frequenzabweichung von ±200 mHz innerhalb von 30 Sekunden die gesamte Primärregelleistung erbringen können, d.h. die Leistungsabgabe linear erhöhen bzw. verringern und diese Leistung bis zu 15 Minuten halten. Die dabei zur Verfügung stehende Primärregelleistung, das sogenannte Primärregelband, muss dabei mindestens 2 % der Nennleistung der Anlage entsprechen. Wenn die Abweichung kleiner als 10 mHz ist, erfolgt abhängig von der verwendeten Primärregelvorhaltung keine Aktivierung der Primärregelung. Das heißt, es gibt ein Totband (Unempfindlichkeitsbereich) von 50 Hz ± 10 mHz (49,99 Hz bis 50,01 Hz), in dem keine Regelung erfolgt
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Ramping
Eignung für schnelle und große Leistungsänderungen in positiver und negativer Richtung sowohl im Einspeicher- als auch im Ausspeicherbetrieb; damit seht gut für Ausregelung großer Residuallastgradienten geeignet.
Redispatch
Unter Redispatch sind Eingriffe in die Erzeugungsleistung von Kraftwerken zu verstehen, um Leitungsabschnitte vor einer Überlastung zu schützen. Droht an einer bestimmten Stelle im Netz ein Engpass, so werden Kraftwerke diesseits des Engpasses angewiesen, ihre Einspeisung zu drosseln, während Anlagen jenseits des Engpasses ihre Einspeiseleistung erhöhen müssen. Auf diese Weise wird ein Lastfluss erzeugt, der dem Engpass entgegenwirkt.
http://www.bundesnetzagentur.de
Regelleistung
Durch ungeplante Kraftwerksausfälle oder fehlerhafte Wetter- und Verbrauchsprognosen können Abweichungen zwischen Erzeugung und Verbrauch entstehen. Der Einsatz der Regelleistung gleicht den Saldo dieser Abweichungen physikalisch aus. Die Regelleistung stellt damit sicher, dass die Differenzen zwischen angemeldeten Fahrplänen und Ist-Zustand im Saldo über die gesamte Regelzone ausgeglichen werden.
Es wird zwischen drei Arten von Regelleistung unterschieden:
– Primärregelleistung (PRL)
– Sekundärregelleistung (SRL)
– Minutenreserve (Tertiärregelleistung)
Derzeit bestehen die folgenden Ausschreibungsbedingungen an den Regelleistungsmärkten:
Ein Strommarkt für die Energiewende, Ergebnispapier des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (Weißbuch), Juli 2015
Die Mindestangebotsgröße für PRL beträgt 1 MW.
Bei PRL erfolgt die Ausschreibung für positive und negative RL zusammen, während sie bei SRl und MRL einzeln erfolgt. Man kann also auch nur negative SRL oder MRL anbieten. Das ist wichtig für P2G oder P2H Anlagen, die nur eine Art der RL anbieten können.
https://www.regelleistung.net
Weitere Informationen auch unter:
http://www.regelleistung.net
http://www.next-kraftwerke.de
Residuallast
Der Begriff Residuallast bezeichnet die in einem Elektrizitätsnetz nachgefragte Leistung abzüglich eines Anteils fluktuierender Einspeisung von nicht steuerbaren Kraftwerken wie zum Beispiel Windkraft- und Solaranlagen. Sie stellt also die Restnachfrage dar, welche von regelbaren Kraftwerken gedeckt werden muss.
http://www.agora-energiewende.de
Schwarzstartfähigkeit
Als Schwarzstart wird das Anfahren eines Kraftwerks bezeichnet, wenn dies unabhängig vom Stromnetz geschieht. Unter Schwarzstartfähigkeit versteht man die Fähigkeit eines Kraftwerks, unabhängig vom Stromnetz vom abgeschalteten Zustand ausgehend hochzufahren. Dies ist insbesondere bei einem flächendeckenden Stromausfall von Bedeutung, um das Netz wieder in Betrieb nehmen zu können. Die Energie schwarzstartfähiger Blöcke kann dann zum Anfahren nichtschwarzstartfähiger Blöcke verwendet werden.
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Sekundärregelleistung
Auch die Sekundärregelung hat die Aufgabe, das Gleichgewicht zwischen physikalischem Stromangebot und -nachfrage nach dem Auftreten einer Differenz wieder herzustellen. Im Gegensatz zur Primärregelung wird hier nur die Situation in der jeweiligen Regelzone inklusive des Stromaustausches mit anderen Regelzonen betrachtet. Dafür werden die geplanten mit den tatsächlichen Leistungsflüssen zu anderen Regelzonen verglichen und ausgeregelt. Es muss sichergestellt sein, dass die Sekundär- und Primärregelung immer in die gleiche Richtung arbeiten, was durch eine Überwachung der Netzfrequenz sichergestellt wird. Primär- und Sekundärregelung können zeitgleich starten, der sekundäre Regelvorgang sollte entsprechend den Vorgaben der UCTE nach spätestens 15 Minuten den primären Regelvorgang abgelöst haben, so dass die Primärregelung wieder zur Verfügung steht.
Die Höhe der sekundär zur Verfügung gestellten Leistung hängt zum einen von der Netzkennzahl und der Frequenzabweichung ab, zum anderen von der Differenz aus den tatsächlichen Austauschleistungen zu Nachbarnetzen und den als Fahrplan deklarierten Austauschleistungen. Der Abruf der Sekundärregelleistung erfolgt automatisiert, dazu sind die entsprechenden Erzeugungseinhei-ten leittechnisch mit dem Übertragungsnetzbetreiber verbunden. Erzeugereinheiten, die Sekundärregelleistung bereitstellen, müssen dabei besondere Anforderungen erfüllen. Die gesamte Regelleistung muss innerhalb von höchstens 5 Minuten erbracht werden können, die Laständerungsgeschwindigkeit muss dabei mindestens 2 % der Nennleistung pro Minute betragen. Zum Einsatz kommen dabei zum Beispiel Pumpspeicherkraftwerke oder auch konventionelle GuD- oder Stein-kohlekraftwerke.
http://de.wikipedia.org
Im Gegensatz zur PRL wird positive und negative SRL einzeln ausgeschrieben und kann somit unabhängig voneinander angeboten werden. Die Startzeit liegt bei 30 Sekunden und nach 5 min muss die Volllast erreicht sein.
https://www.next-kraftwerke.de
Sensible Speicherung thermischer Energie
Bei der sensiblen Speicherung wird ein Speichermedium erhitzt oder abgekühlt. In den meisten Fällen wird Wasser eingesetzt, da es eine hohe spezifische Wärmekapazität besitzt und sehr kostengünstig ist. Kleinere Speicher werden als Pufferspeicher in thermischen Solaranlagen (Warmwasserbereitung) für eine Speicherung von Tagen oder Wochen eingesetzt. Große Wasserspeicher (bis zu mehreren tausend m³) werden zur saisonalen Speicherung solarer Wärme zum Heizen im Gebäudebereich meist in Verbindung mit einem Nahwärmenetz gebaut. Mit großen saisonalen Wärmespeichern kann in Deutschland etwa die Hälfte des Gesamtwärmebedarfs von größeren Gebäudeeinheiten solar gedeckt werden. Wärme und Kälte wird auch im Erdreich gespeichert. Hier kann beispielsweise thermische Energie mit einem Temperaturniveau von ca. 10 °C im Winter von einer Wärmepumpe genutzt werden und im Sommer direkt zur Gebäudekühlung eingesetzt werden.
Speicherwirkungsgrad
Der Speicherwirkungsgrad beschreibt das Verhältnis von der aus dem Speicher zur Verfügung gestellten Energie zu der beim Laden in den Speicher eingebrachten Energie. Damit quantifiziert dieser Wert, der in der Regel unter 100 % liegt, alle Verluste des Speicherprozesses beim Laden, Speichern und Entladen.
Systemdienstleistungen
Jeder Netzbetreiber hat über die Übertragung und Verteilung von Strom hinaus bestimmte Dienstleistungen, sogenannte Systemdienstleistungen, zu erbringen. Sie beinhalten vor allem die Frequenz- sowie die Spannungshaltung, den Versorgungswiederaufbau und die Systemführung.
www.younicos.com
Technology Readiness Level
Der Technology Readiness Level (TRL) beschreibt in Werten von 1-9, wie ausgereift eine Technologie bereits ist, beginnend bei der allerersten grundlegenden Idee bis zu erprobten Systemen im Markt.
http://ec.europa.eu
Thermochemische Speicherprozesse
Zur Speicherung thermischer Energie können auch reversible chemische Reaktionen genutzt werden. Solche Systeme verfügen über hohe Energiespeicherdichten und sind in der Lage, die Temperaturniveaus beim Laden und Entladen den aktuellen Bedürfnissen anzupassen. Am meisten untersucht sind auf diesem Gebiet Ad- und Absorptionsprozesse.
Offene Sorptionsspeicher werden momentan für ihren Einsatz bei der Nutzung industrieller Abwärme untersucht. Vor allem im Bereich industrieller Trocknungsprozesse können hier effiziente und wirtschaftlich interessante Systeme entstehen. Die Möglichkeit neben der Speicherung auch Wärme in Kälte zu transformieren wird in Anwendungen wie der solaren Gebäudeklimatisierung genutzt.
Vollzyklus
Ein Vollzyklus wird definiert als Energieinhalt einer Batterie, der einmal komplett aufgenommen und wieder abgegeben wird.