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TECHNIK

Funktionsprinzip des Energiespeichers mit Druckluft                                                 Ablaufschema

Der Druckluftenergiespeicher basiert auf den physikalischen Grundlagen von Hydraulik und Pneumatik. Die Nachteile der Pneumatik (Wärme– und Kälteverluste) können in Verbindung mit der Hydraulik weitgehend kompensiert werden.  Hydraulische Systeme haben einen sehr hohen Wirkungsgrad von bis zu 90 %.

Das Speichern und die Bereitstellung von Energie erfolgt jeweils nach dem gleichen Arbeitsprinzip. Beim Speichervorgang (Komprimierung) wird das Hydrauliköl über eine hydraulische Pumpe (Hydraulikmotor) mittels elektrischer Energie in mehrere Hochdruckzylinder gepumpt. Die Kolben der Hochdruckzylinder drücken und verdichten die in den Speicherbehältern befindliche Luft bis zu einem Druck von 300 Bar. Bei der Entladung (Dekomprimierung) werden die mit Öl gefüllten Hochdruckzylinder mit dem pneumatischen Druck aus den Speicherdruckbehältern beschickt. Das Öl treibt auch hier einen Hydraulikmotor an, der wiederum einen Synchron-Generator antreibt und die erzeugte elektrische Energie an die Verbraucher abgibt. Um eine kontinuierliche Arbeitsweise zu erreichen, werden mehrere Hochdruckzylinder parallel und hintereinander eingesetzt. Durch die parallele Anordnung der Zylinder in Verbindung mit einer entsprechenden Steuerung kann die bei Kompressoren schädliche Hitzeentwicklung beim Laden und die zur Vereisung führende Kälteentwicklung beim Entladen kompensiert werden.

Die beim Komprimieren von Luft physikalisch bedingt entstehende Verlustwärme wird an den Kühlwasserbehälter der Anlage abgegeben. Die darin gespeicherte Wärme kann z.B. über einen Wärmetauscher für den Warmwasserbedarf außerhalb der Anlage verwendet werden. Ebenso kann der beim Entladen der Druckluftbehälter physikalisch bedingte Energieverlust durch Kälte über einen Kältetauscher zum Kühlen außerhalb der Anlage genutzt werden.

Durch Einbeziehung und Nutzung der beim Komprimieren anfallenden Wärmeenergie und beim Dekomprimieren der Druckluft entstehenden Kälteenergie kann ein sehr hoher Gesamtwirkungsgrad für das Speichersystem erreicht werden.

Als Speicherbehälter dienen handelsübliche 80Liter-Pressluftflaschen, in denen die Luft bis auf 300 Bar verdichtet wird. Das Komprimieren der Luft durch die Hydraulikpumpe kann mit passender Leistung (max. 20 kW beim Piloten) von einer externen Stromquelle erfolgen. Stromquellen können PV, Windgenerator oder beliebige andere Stromerzeuger sein. Beim Entladen des Speichers zum Generieren von Strom kann eine Leistung von 10 kW kontinuierlich durch den Verbraucher abgerufen werden. Lade- und Entnahmeleistung sind unabhängig von der gespeicherten Energiemenge.

Die gespeicherte Energie kann jederzeit und ohne Zeitverzögerung abgerufen werden.

Durch Beistellung zusätzlicher Druckluftflaschen kann die Energiespeicherkapazität der Anlage beliebig skaliert werden.

Das gesamte Speichersystem besteht aus oder basiert auf handelsüblichen Bauteilen. Der Platzbedarf des Speichersystems liegt bei ca. 3 qm.

Eine Pilotanlage mit oben beschriebener Funktionalität wurde erstellt und steht für Demonstrationszwecke bereit.

Für den hier konzipierten Druckluftspeicher bestehen Gebrauchsmusterschutz und patentrechtliche  Anmeldungen.

In einer Versuchsanlage (nicht isoliert oder optimiert)
wurden folgende Werte gemessen:


Gemessen berechnete Werte
36% elektrisch bis 48%
22% Wärme bis 26%
16% Kälte bis 14%

Weitere technische Einzelheiten können wir momentan aus patentrechtlichen Gründen nicht nennen.