Mehr als heiße Luft

Technik

Druckluft - Mit einer Kooperation treibt RWE gemeinsam mit Partnern die Entwicklung adiabater Speicher voran. Eine Demo-Anlage soll ab 2013 realisiert werden.

02. September 2010

Strom sicher, effizient und in großen Mengen zu speichern, ist eine der großen Herausforderungen für die Stromversorgung der Zukunft. Die zunehmend fluktuierende Einspeisung erfordert intelligente Antworten, um eine sichere Stromversorgung rund um die Uhr zu gewährleisten.

Ein Blick in das Jahr 2030 verdeutlicht das: Vorausgesetzt bis dahin werden rund 30% des gesamten Stroms aus Wind erzeugt, ist zum Ersatz dieser Einspeisung in einer nahezu windfreien Woche eine Speicher- und Pufferkapazität von 2.820GWh erforderlich. Das ist das 70-fache der heute in Deutschland zur Verfügung stehenden Pumpspeicherkapazität von 40GWh.

»Deshalb brauchen wir zum einen flexible konventionelle Kraftwerke, die schnell hoch- und runterfahren können. Denn die nicht planbare Windeinspeisung erfordert dies zur Stabilisierung der Stromversorgung«, erläutert Johannes Lambertz, Vorstandsvorsitzender der RWE Power. »Zum anderen sind Lösungen wie Adele für neue, effiziente Speicherungsmöglichkeiten notwendig.«

ADELE – das ist nicht nur ein weiblicher Vorname, sondern auch der Projektname einer Entwicklungskooperation und steht für »Adiabater Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung«. In dem Projekt arbeitet RWE zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), General Electric und Züblin an der Erstellung des Speichers.

Die Realisierung der Demo-Anlage wird ab 2013 angestrebt. Sie soll über eine Speicherkapazität von 1GWh und eine elektrische Leistung von bis zu 300MW verfügen. Damit wäre sie in der Lage, in kürzester Zeit für eine Dauer von mehr als drei Stunden 60 Windräder zu ersetzen. Für das Vorhaben stellen die Projektbeteiligten 10Mio.€ zur Verfügung.

In der Entwicklungsphase

Was verbirgt sich hinter ADELE? Drückt der Wind mehr Strom ins Netz als aktuell nachgefragt wird, kann die Anlage diese zwischenspeichern: Die elektrische Energie treibt einen Kompressor an, der Luft verdichtet. Die bei der Verdichtung stark ansteigende Temperatur der Luft auf über 600°C, die hohe Anforderungen an die Kompressortechnik stellt, spielt bei dem adiabaten Konzept eine entscheidende Rolle.

Damit die entstehende Wärme nicht verloren geht, wird sie der komprimierten Luft vor dem Einspeichern entzogen und von einem Wärmespeicher aufgenommen. Die Luft wird dann in Kavernen gepresst. Steigt der Strombedarf, kann man diese Druckluft unter gleichzeitiger Rückgewinnung der Wärme zur Stromerzeugung nutzen. Denn um Strom erzeugen zu können, muss die kalte Druckluft in diesem Fall mit Hilfe des Wärmespeichers wieder aufgeheizt werden, ehe sie eine Turbine antreiben kann.

Das adiabate Verfahren, bei dem die Wärme der verdichteten Luft nicht verloren geht, sondern im Prozess verbleibt und zur Stromerzeugung genutzt werden kann, unterscheidet sich von bestehenden Druckluftspeichern vor allem durch deutlich höhere Wirkungsgrade. Die Einbeziehung großer Wärmespeicher erlaubt solche Anlagen ohne externe Feuerung und mit einem Wirkungsgrad von 70% zu realisieren. So erfolgt die Erwärmung der kalten Druckluft nicht mehr durch Einsatz von Erdgas.

Um das Projekt zu verwirklichen, ist neben hoch entwickelten Turbomaschinen ein neuartiges Hochtemperatur-Wärmespeicherkonzept erforderlich. Die Realisierung dieser zentralen Komponente treiben Züblin und das DLR arbeitsteilig voran. DLR-Vorstandsvorsitzender Johann-Dietrich Wörner erläutert die hierbei wichtigen Aspekte: »Im Projekt Adele entwickeln wir Lösungen für die Konzeption und Auslegung des Speicherinventars und der Hochtemperaturisolierung, die als Kernkomponenten für einen leistungsfähigen kosteneffizienten Gesamtaufbau entscheidend sind.«

Züblin-Vorstand Jörn Beckmann ergänzt dazu: »Die Entwicklung eines leistungsfähigen Wärmespeichers mit sehr hohem Innendruck und einer Betriebstemperatur von über 600 Grad Celsius stellt uns vor völlig neue Herausforderungen bei der Konstruktion der Druckhülle und der Entwicklung geeigneter Speichermaterialien.« Diese Aufgabe könne nur durch Innovationen gelöst werden, da aufgrund der zyklischen Temperatur- und Druckbeanspruchungen aus dem Speicherbetrieb der Wärmespeicher weit über das übliche Maß hinaus belastet werde. <

Erschienen in Ausgabe: 07/2010