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Markt und Einsatz

Markt und Einsatzmöglichkeiten

  • Der hier beschriebene Druckluftspeicher eignet sich je nach Dimensionierung als Energiespeicher für Kapazitäten ab ca. 15 kWh bis 100 kWh. Das lizensierte Konstruktionsprinzip erlaubt eine modulare  Konfiguration und Auslegung des Druckluftspeichers für individuelle Bedarfsgrößen.

  • Einsatzgebiete können verschiedene (nicht nur erneuerbare) Energiebereiche sein

  • Photovoltaik-Anlagen (haushaltsnahe Kleinanlagen mit Nennleistung von wenigen kW bis Großanlagen von Hunderten kW)

  • Windkraft-Anlagen (Kleinwindanlagen  bis Großanlagen mit hunderten kW)

  • Energiespeicher für Smart-Grid-Projekte (Smart Grids sorgen für Stabilität im Netz und balancieren Stromerzeugung und -verbrauch aus. Zusammen mit Energiespeichern ermöglichen sie zudem die Einbindung von dezentralen Energieerzeugern in großem Stil.)

  • Energiespeicher für Strom-Communities (Verbund dezentraler Energieerzeuger)

  • Energiespeicher zur Liberalisierung des Strommarktes (eigenen Strom an der Börse handeln)

  • Drucklufterzeugung allgemein (wirtschaftliche Speichertechnik für Druckluftanlagen)

  • Speicher für Biogasanlagen (statt Luft wird Biogas komprimiert und kann so bis zum Verbrauch/Einspeisungsmöglichkeit vorgehalten werden)

Vorteile dieses Druckluftspeichers

  • Dezentrale Energiespeicherung

  • Skalierbarkeit der Speicherkapazität

  • Langzeitspeicherung von überschüssiger Energie (Sommer -> Winter)

  • Gleichzeitiges Laden (Speichern von Energie) und Entladen (Verbrauchen) möglich

  • Minimale Kapazitätsverluste

  • Schnellstartfähigkeit

  • Lange Lebensdauer durch unbegrenzte Speicherzyklen

  • Verwendung von Standard-Komponenten aus der Hydraulik-  und Druckluftindustrie

  • Modularität der Kompressions- und Dekompressionseinheiten (zwei Zylinder oder mehrere)

  • Vollständig und einfach recyclebar

  • Volle Umweltverträglichkeit
    • keine Risiko- oder Schadstoffe (enthält kein Lithium, Seltene Erden, Kobalt ...)
    • keine CO2-Emission bei Herstellung und Betrieb

Bestehende Speichersysteme:  Warum eine neue Speichertechnologie?

  • Batterien (Li-Ionen- und andere Akkusysteme) erreichen eine gute Speicherdichte, sind jedoch in ihrer Lebensdauer zyklenbedingt auf 8-10 Jahre begrenzt. Gebräuchlich sind Batteriespeicher vor allem als Speichersystem für Photovoltaik-Anlagen im Leistungsbereich von wenigen kW bis 100 kW. Viele gruppierte Einzelakkus in Powerpacks können heute schon ganze Orte dezentral mit elektrischer Energie versorgen. z.B. Jamestown in Australien (315 MWh Windpark mit 130 MWh in Tesla-Powerpacks).

  • Redox-Flow-Speicher können große Energiemengen speichern. Sie bieten eine hohe Zyklenfestiggkeit. Die Redox-Flow-Batterie des Hybridkraftwerks Pellworm hat eine Speicherfähigkeit von 1,6 MWh und eine Lade-/Entladeleistung von 200 kW. Ein Beispiel für eine kleine haushaltsnahe Anwendung ist die Vanadium-Redox-Flow Batterie von VoltStorage, die im Leistungsbereich von 2 kW agiert.

  • Wasserstoff  besitzt eine sehr hohe Energiedichte (3-fach Benzin, zig-fach Li-Batterie). Auf Wasserstoffbasis gibt es verschieden Speichersysteme. Gebräuchlich sind Druckgasspeicher, Flüssiggasspeicher, Metallhybridspeicher, P2G – Power to Gas (Elektrolyse und Methanisierung). Mit Wasserstoff zur Speicherung von elektrischer Energie ist ein  Gesamwirkungsgrad von ca. 25 % erreichbar. Wasserstoff wird in Verbindung mit Brennstoffzellen zurzeit zum elektrischen Antrieb von Fahrzeugen anstatt Batterien propagiert. Wasserstofftankstellen sind bereits vorhanden und werden laufend ausgebaut.

  • Schwungradspeicher eignen sich zur Stabilisierung der Netzfrequenz in Inselnetzen und als kurzfristiger Ausgleichsspeicher. Der Einsatz dieses Speichers ist dann wirtschaftlich sinnvoll, wenn die Energie in kurzer Zeit (wenigen Minuten) geladen und entladen werden kann. Die Leistungen von Schwungradspeichern bewegen sich im Bereich von einigen kW bis zu einigen 10 MW.

  • Pumpspeicherkraftwerke speichern Energie in Form von potentieller Energie (Lageenergie) in einem Stausee, welche bei Bedarf mittels kinetischer Energie (durch Ablassen des Stausees  zum Antrieb von Turbinen) in elektrische Energie umgewandelt wird. Pumpspeicherkraftwerke können innerhalb von Minuten hohe Leistungen zur Abdeckung von Spitzenlasten bereitstellen. Der Gesamtwirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerkes liegt bei 75–80 %. In Deutschland sind zur Zeit 36 Pumpspeicherwerke mit einer Gesamtleistung von ca. 7 GW und einer Speicherkapazität von ca. 40 GWh in Betrieb. In Japan und USA sind auch Meerwasser-Pumpspeicherkraftanlagen in Betrieb.

  • Druckluftspeicher (CAES) sind zwar keine neue Speichertechnologie, sie wurden jedoch bisher nur in großtechnischen Projekten realisiert. Weltweit sind derzeit zwei Großanlagen in Betrieb, das sind die Druckluftspeicherkraftwerke Huntdorf in Niedersachsen und McIntosh in Alabama. Diese stellen Energie gespeichert in Druckluft im Gigawatt-Bereich zur Verfügung. Beide Kraftwerke sind kombiniert mit Gasturbinen, die bei der Entnahme der Energie die Kältevereisung verhindern.