Verfahrensentwicklung für dezentrale adiabate Druckluftspeicherkraftwerke (Mini-CAES)

Kurzfassung

Die Nutzung des adiabaten Druckluftspeicher-Prozesses zur dezentralen Speicherung von Strom wird als aussichtsreich angesehen, ist aber bisher nicht systematisch untersucht worden. Im Vergleich zu zentralen Speicherkraftwerken ist hier die Nutzung oberirdischer oder oberflächennaher Druckbehälter vorzusehen; die benötigten Leistungen liegen im Bereich 10-30 MWel. Diese Randbedingungen führen zu deutlich veränderten Prozessbedingungen bei Temperatur und Druck und damit zu anderen Lösungen bei Aufbau und Komponententechnologien als bei großen Speicherkraftwerken. Im Rahmen eines DLR-Forschungsvorhabens wurden geeignete Anlagenkonzepte entwickelt und systematisch bewertet. Als Wärmespeicher¬technologien wurden Flüssigsalz-, Öl- und Feststoffspeicher sowie deren Kombinationen in unterschiedlichen Druckstufen betrachtet. Für die als aussichtreich identifizierten Konzepte wurden die notwendigen Einzelkomponenten modelliert, die unterschiedlichen Systemmodelle in Ebsilon Professional aufgebaut und Parameterstudien durchgeführt. Die Simulationen haben ergeben, dass aus Gründen des Wirkungsgrades und der Kosten eine in zwei Schritten stattfindende Verdichtung einer dreistufigen vorzuziehen ist. Darüber hinaus konnte beim Einsatz von Flüssigsalzwärmespeichern gegenüber Ölspeichern keine Verbesserung der Effizienz beobachtet werden. Weiterhin konnten die Simulationen zeigen, dass der Einsatz eines Regeneratorspeichers im Niederdruckbereich die Effizienz der Stromspeicherung gegenüber reinen Fluidwärmespeichern deutlich verbessern kann. Wirkungsgrade über 70 % sind mit optimierten Prozessbedingungen möglich.