Schöne Visualisierung des europäischen Stromnetzes (2022)
(121gigawatts.org)- Eine Karte, die das europäische Übertragungsnetz als Anschlusspunkte und Stromleitungen darstellt und auf einen Blick zeigt, wie regionaler Verbrauch und Erzeugung innerhalb der tatsächlichen Beschränkungen des Stromflusses zusammenspielen
- Grüne Punkte stehen für Orte mit mehr Erzeugung als Verbrauch, violette Punkte für Orte mit mehr Verbrauch als Erzeugung; Dreiecke zeigen die Flussrichtung der Stromleitungen an
- Die angezeigten Werte sind das Ergebnis eines Optimierungsalgorithmus, der den ausgewählten Tag in 2-Stunden-Intervalle aufteilt und die gesamten Erzeugungskosten minimiert, während der gesamte Verbrauch gedeckt wird
- Die Daten stammen aus dem offenen europäischen Stromnetzmodell pypsa-eur; der Visualisierungscode ist im Repository
coppersushiveröffentlicht - Die Berechnungsmethode entspricht dem optimalen Leistungsfluss im realen Netzbetrieb, verwendet jedoch Annahmen auf Basis historischer Durchschnittswerte, da tatsächliche Gebotspreise und Erzeugungsmengen nicht öffentlich sind
Was die Karte über Stromflüsse zeigt
- Die Karte visualisiert das europäische Stromübertragungsnetz als Punkte und Linien
- Jeder Punkt ist ein Anschlusspunkt, an dem der Stromverbrauch nahegelegener Siedlungen und die Stromproduktion von Kraftwerken mit dem Netz verbunden sind
- Punkte und Symbole unterscheiden den Versorgungszustand und die Flüsse des Stroms
- 🥒 Grüner Punkt: Die Erzeugung ist höher als der Verbrauch, daher wird Strom ins Netz eingespeist
- 🍇 Violetter Punkt: Der Verbrauch ist höher als die Erzeugung, daher wird Strom aus dem Netz bezogen
- ▲ Dreieck: Zeigt die Richtung an, in die Strom fließt
- Wenn man mit der Maus über ein Dreieck fährt, sieht man die auf der Leitung fließende Leistung sowie die Gesamtkapazität der jeweiligen Leitung
- Der Wert, der beim Bewegen der Maus über einen Punkt angezeigt wird, ist die Summe der Erzeugung an diesem Punkt minus dem Verbrauch
Berechnung des optimalen Leistungsflusses
- Die angezeigten Werte sind das Ergebnis eines Optimierungsalgorithmus zur Bestimmung des optimalen Leistungsflusses (optimal power flow)
- Der Algorithmus berechnet für den ausgewählten Tag folgende Bedingungen
- Welche Kraftwerke wie viel Strom erzeugen sollen
- Berechnung des Tages in 2-Stunden-Intervallen
- Anpassung, sodass die gesamten Erzeugungskosten minimiert werden
- Sicherstellung, dass der gesamte Stromverbrauch gedeckt wird
- Für jeden Anschlusspunkt und jedes Zeitintervall werden folgende Eingaben gesammelt
- Der Gesamtverbrauch nahegelegener Siedlungen und Industriebetriebe
- Der Erzeugungspreis pro MW für Solar, Wind, Wasserkraft, Kohle, Öl, Gas und Kernenergie
- Die gesamte Erzeugungskapazität bestehender Kraftwerke wie Gas-, Kohle- und Kernkraftwerke je Standort
- Auf Basis historischer Daten für den ausgewählten Tag berechnete Bedingungen für Sonne, Wind und Flusswasser
- Die maximale Strommenge, die Solar-, Wind- und Wasserkraftwerke produzieren können
- Die maximale Strommenge, die jede Stromleitung übertragen kann
- Anschließend werden die Produktionsmengen je Kraftwerk geschätzt und verbessert, um die Kombination mit den minimalen Erzeugungskosten zu finden, die alle Bedingungen erfüllt
Daten- und Codequellen
- Die Daten stammen aus
pypsa-eur pypsa-eurist ein offenes Optimierungsmodell des europäischen Übertragungssystems- Der zusätzliche Code, der auf
pypsa-euraufsetzt, um die Kartenvisualisierung zu erstellen, ist incoppersushiveröffentlicht
Unterschiede zum realen Stromnetz
- Die mathematische Berechnungsmethode ist dieselbe, die reale Netzbetreiber verwenden, um eine stabile Stromversorgung sicherzustellen
- Wie viel jedes Kraftwerk tatsächlich produziert, hängt von den Preisen ab, die die Kraftwerke anbieten
- Diese Preise ändern sich von Stunde zu Stunde stark; tatsächliche Preise und tatsächliche Erzeugungsmengen sind nicht öffentlich
pypsa-eurnimmt die Preise für Solar, Wind, Kohle, Kernenergie usw. auf Basis historischer Durchschnittswerte an und führt dann einen Optimierungsalgorithmus aus, der den gesamten Verbrauch zu minimalen Produktionskosten deckt- Daher kommen die Ergebnisse der realen Methode nahe, mit der berechnet wird, „wer wie viel produziert und wie der Strom fließt“, doch die Eingabedaten sind weder tatsächliche Gebotspreise noch tatsächliche Erzeugungsmengen
- Die Grenzen des Modells werden in Kapitel 4 des
pypsa-eur-Papers ausführlicher behandelt
Erneuerbare Energien und Netzbeschränkungen
- Wenn Heizung, Pkw und Lkw-Transport elektrifiziert und Strom nahezu emissionsfrei erzeugt werden, lässt sich der Großteil der Emissionen in Industrieländern reduzieren
- Es reicht jedoch nicht aus, einfach mehr Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie zu bauen
- Der Verbrauch in allen Regionen muss gedeckt werden; wenn das Stromnetz ihn nicht bewältigen kann, muss erzeugte Energie unter Umständen ungenutzt abgeregelt werden
- Auch der Standort neuer Anlagen für erneuerbare Energie ist wichtig; Netzbeschränkungen müssen mitgedacht werden, damit der erzeugte Strom tatsächlich genutzt werden kann
- Als längerer Beitrag zum verwandten Thema ist The Copper Plate Must Die verlinkt
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Wenn man Frankreich in einem Maßstab betrachtet, in dem das ganze Land zu sehen ist, liegen all die grünen Punkte in der Nähe von Kernkraftwerken
Das zeigt gut, dass das französische Stromnetz größtenteils mit Kernenergie betrieben wird
Ich frage mich, ob dieselbe Karte im Sommer eine andere Karte ergeben würde, weil sich der Strommix verändert
Es wird klar, dass Kernenergie bei emissionsfreier Stromerzeugung unbedingt Teil des Mixes sein muss
Deshalb werden auch die deutschen Kernkraftwerke noch als stromproduzierend angezeigt
Die UI ist gut und die Daten sind interessant, aber anders als http://gridwatch.co.uk/ oder https://gridwatch.templar.co.uk/france/ scheint sie nicht an echte Echtzeitdaten angebunden zu sein, sondern eher eine statische Schätzung auf Basis von Durchschnittswerten zu sein
Es heißt zwar, dass 2-Stunden-Intervalle verwendet werden, aber ohne Anzeige der letzten Aktualisierungszeit ist das nicht eindeutig
Allerdings hängt die tatsächlich von jedem Kraftwerk erzeugte Strommenge vom angebotenen Preis ab, und dieser Preis schwankt von Stunde zu Stunde stark; weder Preise noch Erzeugungsmengen sind vollständig öffentlich
Stattdessen nimmt pypsa-eur Preise für Solar, Wind, Kohle, Kernenergie usw. auf Basis historischer Durchschnittswerte an und lässt dann einen Optimierungsalgorithmus laufen, der den gesamten Verbrauch mit den niedrigsten Erzeugungskosten deckt
Zum Beispiel habe ich kurz nachgesehen: Das französische Kraftwerk Fessenheim wird noch angezeigt, produziert aber nicht mehr
Persönlich finde ich diese Variante schneller und übersichtlicher: https://app.electricitymaps.com/
electricitymaps.com bietet eine viel makroskopischere Perspektive, die gut ist, um die Flüsse zwischen Ländern zu sehen; diese Karte eignet sich gut, um einzelne Erzeugungsstandorte und Flüsse zu betrachten
Dort gibt es alle Daten, und der Viewer ist auch ziemlich gut
Wenn eine Karte so geneigt ist und es keine Möglichkeit gibt, das zu ändern, macht mich das irrational wütend
Je weiter man hineinzoomt, desto schlimmer wird die Verzerrung, und selbst wenn man ganz herauszoomt, verschwindet die Winkelverzerrung nicht
Das ist vermutlich ein Feature, in das ein Programmierer bewusst Mühe gesteckt hat, und ich frage mich, wer das für eine gute Idee gehalten hat
Es ist wie eine Navigations-Minikarte in Autos oder Spielen, die Norden nicht fest nach oben ausrichtet, nur schlimmer
Dein älteres Ich wird es dir danken
Jemand hat das kostenlos erstellt und kostenlos bereitgestellt, es war nur nicht perfekt; und im Leben gibt es Schlimmeres
Wenn es wirklich Wut ist, gibt es wahrscheinlich eine andere grundlegende Ursache, und das hier könnte nur der Auslöser sein
Wenn das gesamte Kontinentaleuropa ein synchronisiertes Stromnetz ist, habe ich mich schon immer gefragt, woher die einzelnen Länder wissen, an wen sie Strom exportieren oder von wem sie ihn importieren.
Man kann wohl Gesamtimporte und -exporte messen, indem man Erzeugung und Verbrauch vergleicht, aber wie stellt man fest, von welchem Nachbarland man Strom bekommt und in welches man ihn schickt?
Russland ist ebenfalls ein großer Teil Europas, ist aber auf der Karte oben nicht enthalten; ich vermute, es könnte im selben Netz wie die baltischen Staaten sein.
Zur eigentlichen Frage: Stromflüsse zu messen ist ganz normale Elektrotechnik, und ein Haushaltsstromzähler macht im Prinzip dasselbe.
Allerdings machen das wohl eher die Betreiber als der Staat direkt.
EEVblog hat ein gutes Video, das erklärt, wie das bei analogen Haushaltsstromzählern funktioniert: https://www.youtube.com/watch?v=P_3DXcB9-xE
Energy Charts hat sowohl Charts zu physischen Flüssen als auch zu Handelsflüssen für Deutschland.
Handel: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=tcs_saldo
Physische Flüsse: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=cbpf_saldo
Die beiden sind nicht identisch, sodass es manchmal einfach zu Transitstrom kommt; der Begriff „Transit“ ist hier aber wohl ziemlich locker zu verstehen.
Wer wofür bezahlt hat, weiß man vermutlich separat.
Zwischen verbundenen Ländern können Anbieter auch an anderen Märkten teilnehmen.
Ein französisches Kraftwerk kann Strom nach Spanien verkaufen, aber nicht nach Portugal.
Entscheidend ist, dass der Angebotspreis jedes Betreibers in gewissem Maß auf Opportunitätskosten basiert.
Eine Windturbine kann den Strom, den sie jetzt mit dem Wind erzeugt, nicht später verkaufen, wenn sie ihn jetzt nicht verkauft; sie hat daher keine Opportunitätskosten, und alle für eine bestimmte Prognose angenommenen Angebote werden zum Preis des teuersten dieser Angebote abgerechnet.
Zur Einordnung: 1,21 GW ist eine Anspielung auf den Film Back to the Future von 1985.
Clip der betreffenden Szene: https://www.youtube.com/watch?v=BDuZqYeNiOA
Filminfos: https://en.wikipedia.org/wiki/Back_to_the_Future
Falls du ihn noch nicht gesehen hast: Die ganze Trilogie lohnt sich, sie ist sehr unterhaltsam und familienfreundlich.
In meinem Weltbild gehörst du dann zu einer wirklich interessant kleinen Gruppe.
https://youtu.be/AtPA6nIBs5g?si=QidOC7VEn6mxXjBK
Ich frage mich, wo gigawatts so ausgesprochen wird.
Diese Visualisierung ist ziemlich seltsam.
Man würde erwarten, dass die Linienstärke proportional zur Wattzahl ist, aber tatsächlich scheint das nicht der Fall zu sein.
Dann weiß ich nicht, was sie darstellen soll; das ist sehr verwirrend und ziemlich irreführend.
Es gibt auch ein Grafana-Dashboard mit europäischen Stromdaten unter https://energygraph.info/.
Das Besondere an Österreich ist die Pumpspeicher-Wasserkraft.
Wegen der vielen Berge und Täler werden Seen wie riesige Batterien genutzt.
Bei Überangebot wird Wasser nach oben gepumpt, und bei hoher Nachfrage lässt man es wieder hinabfließen, um Strom zu erzeugen.
So hält man die Übertragungsleitungen stabil und gleicht Faktoren wie Windflauten, Anfahr- und Abschaltzeiten von Wärmekraftwerken sowie unterschiedliche Verbrauchsmuster bei kaltem Wetter aus.
Man braucht Wasser, das man wieder hochpumpen kann, also unterhalb des Damms ein großes Unterbecken oder einen Fluss mit hohem Durchfluss; solche Standorte sind noch seltener als gute Wasserkraftstandorte.
Vollständig künstliche Pumpspeicherkraftwerke nach Art von Taum Sauk County sind nahezu ein Einzelfall.
Gemessen an der Stromkapazität ist die Schweiz weltweit ein wichtiger Nutzer und Nutznießer, und in absoluten Zahlen haben nur China, Japan und die USA eine Erzeugungskapazität im zweistelligen GW-Bereich.
Was man in der Visualisierung sehen konnte: Große Städte scheinen Strom aus den umliegenden Regionen zu beziehen und verfügen zugleich über sehr große Erzeugungszentren.
Besonders deutlich ist das in der Nähe von London.
Wenn man bedenkt, dass Großstädte wegen Industrie- und Wohnverbrauch eine hohe Nachfrage haben, wirkt das naheliegend.