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Moin!
In de.soc.umwelt kam neulich die Überlegung auf, daß größere Anteile Windenergie im Stromnetz zwangsläufig dazu führen, daß zeitweise sehr hohe Einspeiseleistungen zur Verfügung stehen werden, für die gar keine Nachfrage besteht, d. h. es gibt dann in großen Mengen kostenlosen Strom. Auf dessen Nutzung muß man dann also entweder verzichten oder sich speichernde Anwendungen überlegen - eine davon war "Nachtspeicherheizungen" (die ja nicht zwangsläufig nachts aufgeladen werden müssen).
Ich hatte dazu die Idee, daß man anstatt von Pumpspeicherkraftwerken (die nach den geographischen Verhältnissen nur für wenige Stunden speichern können) Wärmespeicherkraftwerke mit Saisonspeichern verwenden könnte.
Funktionsweise: Es werden große Speichermassen in der Größenordnung von 10-100 Mio. t aus grob zerkleinertem Gestein angelegt (z. B. in abgebauten Braunkohlengruben), die elektrisch beheizt werden können, indem heiße Luft (Größenordnung 1.000 °C) hindurchgeleitet wird. Um die gespeicherte Energie zu entnehmen, wird der Gasstrom umgekehrt und die austretende Heißluft dann als Wärmequelle für ein thermisches Kraftwerk verwendet. Die Speichermasse wirkt dabei gewissermaßen als Gegenstromwärmetauscher, d. h. auf der heißen Seite tritt der heiße Gasstrom mit Arbeitstemperatur ein und wird beim Durchgang durch den Speicher vollkommen abgekühlt, beim Entladen tritt entsprechend kalte Luft auf der anderen Seite ein und heizt sich bis zur Entnahme auf die volle Arbeitstemperatur auf. Die heiße Zone im Speicher dehnt sich dabei entsprechend aus in Richtung Kaltseite oder schrumpft in Richtung Warmseite zurück.
Grob geschätzt läßt sich so ein Speicherwirkungsgrad von wenigstens 50 % realisieren (der Carnotwirkungsrad bei 900/100 °C von ca. 68 %, abzüglich der unvermeidlichen Verluste und des Eigenbedarfs (Gebläse), sollte wohl noch 50 % zulassen), wobei die angenommenen Speichermassen dann einer Kapazität von ca. 1 GWa entsprechen. Ab einer gewissen Größe der Speichermasse verliert sie so langsam Wärme durch Wärmeleitung, daß man das wirklich als Langzeitspeicher einsetzen kann
- das verbietet natürlich Kleinanlagen.
Der Wirkunggrad ließe sich u. U. sogar noch verbessern, wenn man zum Beheizen Wärmepumpen verwendet, also mit Kompressoren Luft auf die Arbeitstemperatur erwärmt (und ggf. noch mit Widerstandsheizungen nachheizt) und sie nach Abgabe der Wärme dann durch Entspannung unter Nutzarbeitsleistung unter die Umgebungstemperatur abkühlen läßt.
Was ist davon zu halten, warum gibt es das noch nicht (oder doch?)? Was wären technisch machbare bzw. sinnvolle Grenzwerte (z. B. max. Speichertemperaturen)? Kann man die leistungs- und kapazitätsbezogenen spezifischen Anlagenkosten abschätzen? Die WKM sollte zweckmäßigerweise in beide Lastrichtungen arbeiten können, also sowohl motorisch Luft komprimieren und aufheizen als auch generatorisch Antriebsleistung durch Abkühlung eines Arbeitsmediums leisten können - geht wahrscheinlich nur mit Kolbenmaschinen (oder?). Zusätzlich zu einer normalen Kraftwerksausrüstung kämen dann noch größere Wärmetauscher sowie die Gebläse zum Be- und Entladen des Speichers hinzu, andererseits fällt die Kessel- und Abgasanlage sowie Brennstoff- und Aschelager und -transport weg.
(Nebenbei bemerkt braucht man einen solchen Wärmespeicher nicht zwangsläufig elektrisch zu beheizen, er könnte auch mit der Prozeßwärme aus Verbrennungsanlagen aufgeladen werden und dann ggf. kurzzeitig hohe Spitzenlasten im Netz bereitstellen.)
Gruß aus Bremen Ralf