DE102007042837A1

DE102007042837A1 - Teilisobares Druckluftspeicherkombikraftwerk mit Wärmespeicher

Info

Publication number: DE102007042837A1
Application number: DE200710042837
Authority: DE
Inventors: Reinhard Leithner
Original assignee: Leithner Reinhard Prof Dr techn
Current assignee: Leithner Reinhard Prof Dr techn
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Isobare Druckluftspeicherkombikraftwerke mit Wärmespeichern erzielen höchste Speicherwirkungsgrade und erlauben marktgängige Turbomaschinen und andere marktgängige Aggregate zu verwenden. Bei Kavernen in großer Tiefe z. B. sind sie nicht einsetzbar. Erfindungsgemäß wird daher mindestens eine Kompressor-Turbinenanlage bei höheren, variablen Drücken vorgeschaltet.

Description

Mit Druckluft lässt sich auf gleichem Raum im Allgemeinen mehr Energie speichern als mit Wasser, das in Pumpspeicherwerken genutzt wird. Der Wirkungsgrad der Druckluftspeicherung wurde bei bestehenden Anlagen wie z. B. in Huntorf bei Bremen dadurch verschlechtert, dass die Kompressionswärme an die Umgebung abgeführt wurde. Neuere Entwicklungen, bekannt unter dem Namen AACAES – Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storages (siehe: St. Zunft und R. Tamme: "Stromspeicher unter Hochdruck", DLR-Nachrichten 116, Dezember 2006, Seite 50–53) vermeiden diesen Nachteil, indem sie Wärmespeicher nutzen. Nachteilig sind aber nach wie vor die Variabilität und die große Höhe des Speicherdrucks. Der variable Speicherdruck macht einen optimalen Betrieb von Kompressor und Turbine schwierig und verhindert zusammen mit dem hohen Speicherdruck die Verwendung erprobter marktgängiger Kompressoren und Turbinen. Daher wurden z. B. in der Patentanmeldung DE 10 2006 031 424 isobare Druckluftspeicher vorgeschlagen, die den ersten Nachteil beheben. Der zweite Nachteil bleibt allerdings bestehen, wenn aus Gründen des Speichers, z. B. große Tiefe der Kaverne, ein höherer Druck unvermeidlich ist. Erfindungsgemäß lässt sich der zweite Nachteil dadurch beheben, dass eine erprobte marktgängige Kompressor-Turbine, die bei konstantem Druck, also isobar, betrieben wird, mit einer nicht isobaren Kompressor-Turbinen-Anlage, die bei variablen und höheren Drücken arbeitet, wie in 1 beispielhaft gezeigt, kombiniert wird. Zweckmäßigerweise wird die Kompressionswärme beider Druckniveaus zwischengespeichert und die bei höherem variablen Druck betriebene Turbine ohne Verbrennung, sondern nur mit der gespeicherten Wärme betrieben. Allerdings kann auch eine Zufeuerung vorteilhaft sein, die entweder durch interne Verbrennung mit Erdgas etc. oder über einen Hochtemperaturwärmetauscher mit beliebigem Brennstoff erfolgen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006031424 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- St. Zunft und R. Tamme: "Stromspeicher unter Hochdruck", DLR-Nachrichten 116, Dezember 2006, Seite 50–53 [0001]

Claims

Druckluftspeicherkraftwerke gekennzeichnet dadurch, dass ein Kompressor und eine Turbine auf mindestens einem konstanten Druck (isobar) arbeiten, während mindestens ein Kompressor und eine Turbine bei mindestens einem variablen, höheren Druck betrieben werden. Es können auch mehrere gestufte, konstante Druckniveaus mit mehreren gestuften Druckbereichen (variablen Drücken) kombiniert werden.
Druckluftspeicherkraftwerke nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Kompressionswärme jeder Druckstufe in geeignet dimensionierten Wärmespeichern zwischengespeichert wird. D. h. bei Kompressorbetrieb wird Wärme eingespeichert und die komprimierte Luft in den Speicher gedrückt, bei Turbinenbetrieb wird Wärme ausgespeichert und die Druckluft vor den Turbinen dadurch wieder aufgeheizt.
Druckluftspeicherkraftwerke nach den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, dass vor den Turbinen die Luft zusätzlich durch Verbrennung geeigneter Brennstoffe oder durch Wärmetauscher, die mit den Abgasen beliebiger Brennstoffe, Solarwärme oder geothermischer Wärme etc. beheizt werden, aufgeheizt wird.
Druckluftspeicherkraftwerke nach den Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, dass die Abwärme der Turbinen in mindestens einem unterlagerten Wasserdampfturbinenprozess und/oder in mindestens einem ORC – Organic Rentine Cycle – genutzt wird.
Druckluftspeicherkraftwerke nach den Ansprüchen 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch, dass anstelle von Luft ein anderes, gas- bzw. dampfförmiges, Medium verwendet wird.
Druckluftspeicherkraftwerke nach den Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch, daß in die Druckluft eingespritztes Wasser mit der gespeicherten Wärme oder Abwärme verdampft wird (in der Art von Humid Air Turbine-HAT, Cheng-Cycle oder SOLICO ( DE 196 523 49 ))