Druckluftspeicher

Hier wird mit elek­tri­scher Energie ein Kom­pressor ange­trieben, der Luft durch einen Kom­pressor in einen Druck­speicher pumpt. Bei Bedarf treibt die gespei­cherte Dru­ck­energie eine Turbine an und erzeugt dabei wieder elek­trische Energie.

Druck­luft­speicher haben eine geringe Leis­tungs­dichte und benö­tigen daher für die Spei­cherung großer Ener­gie­mengen ein großes Volumen. Außerdem ent­steht ein gewisses Explo­si­ons­risiko durch die Ver­wendung von Druck­tanks. Ein solcher Tank kann auf unter­schied­lichste Weise rea­li­siert werden (ober- / unter­ir­disch; in alten Gas­ka­vernen, Berg­werken oder auch unter Wasser). Für eine Kommune wie Saerbeck ist ein Druck­luft­speicher nur dann poten­tiell wirt­schaftlich, wenn ein großes Spei­cher­vo­lumen in Form von bei­spiels­weise unge­nutzten Kavernen oder still­ge­legten Stollen zur Ver­fügung steht.

Druck­luft­spei­cher­kraft­werke im großen Stil gibt es bereits seit den 70-er Jahren und sie sind zweimal auf der Welt zu finden (Huntorf, Deutschland; McIntosh, USA). Sie dienen aller­dings nur zur Spit­zen­last­ab­de­ckung und kom­bi­nieren den Spei­cher­be­trieb zusätzlich mit Gas­feuerung.

Bei der Umsetzung eines Druck­luft­spei­chers exis­tieren viel­fältige Lösungs­an­sätze für unter­schied­liche Pro­bleme. Eines davon ist, die ent­ste­hende Kom­pres­si­ons­wärme beim Lade­vorgang. Für den Fall, dass diese nicht gespei­chert werden kann, ent­stehen große Wär­me­ver­luste. Zusätzlich dazu muss die Luft bei der Expansion gege­be­nen­falls erwärmt werden, um Ver­ei­sungen beim Expan­dieren der Luft zu ver­hindern. Diese Effekte kennt man zum Bei­spiel von einer Fahr­rad­pumpe, die beim Pumpen warm wird, bezie­hungs­weise von einer Sprühdose, die bei län­gerem Sprühen kalt wird. Das Grund­prinzip eines Wär­me­spei­chers ist in der unten­ste­henden Abbildung dar­ge­stellt.

Quelle: PGE

Eine Ver­bes­serung dieses Pro­zesses lässt sich durch den Einbau eines Wär­me­spei­chers (Siehe Power-to-Heat) erreichen. Hiermit kann die Kom­pres­si­ons­wärme gespei­chert werden und beim Aus­spei­cher­vorgang wieder an die kalte, expan­dierte Luft abge­geben werden, um ein Ver­eisen zu ver­hindern. Die Anwendung wird besonders inter­essant, wenn man sie in sehr großem Stil rea­li­sieren könnte. Das ist bei­spiels­weise durch die Nutzung eines Still­ge­legten Gas­spei­chers („DELETED GAS RESERVOIR“ in der obigen Abbildung) möglich. Mit einer effek­tiven Zwi­schen­spei­cherung von Wärme und hoch­wer­tigen Tur­binen sind Spei­cher­zyklen-Wir­kungs­grade von 60–80% denkbar.

Wie bereits erwähnt, gibt es zahl­reiche andere Mög­lich­keiten zur Spei­cherung von poten­ti­eller Energie in Druck­spei­chern, wie bei­spiels­weise in Unter­wasser-Druck­luft­speicher, alte Berg­werke als Druck­speicher, Druck­röh­ren­spei­chern oder Druck­luft­spei­chern in Kom­bi­nation mit einem Gas­kraftwerk. Die Spei­cherung von poten­ti­eller Energie in Form von Luft­druck bietet, genau wie auch die Pump­speicher-Tech­no­logie, eine große Band­breite an Anwen­dungs­mög­lich­keiten. Außerdem arbeitet sie dabei mit einem Medium, welches quasi unbe­grenzt zur Ver­fügung steht und dabei 100% umwelt­ver­träglich ist: Luft