Druckluft-Energiespeicherung in den Schweizer Bergen für die Energiewende.

Die Druckluftspeicherung ist eine Möglichkeit, die zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugte Energie zu speichern und zu einem anderen Zeitpunkt zu nutzen. Im Versorgungsmaßstab kann Energie, die in Zeiten geringer Nachfrage (Schwachlast) erzeugt wird, zur Deckung einer höheren Nachfrage (Spitzenlast) freigegeben werden.

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Seit den 1870-er Jahren werden Druckluftspeicher-Systeme eingesetzt, um Städte und Industrien effektiv und bedarfsgerecht mit Energie zu versorgen. Es gibt zwar viele kleinere Anwendungen, aber das erste Druckluftspeicher-System im Versorgungsmaßstab wurde in den 1970-er Jahren mit einer Nennleistung von über 290 MW in Betrieb genommen. Ein Druckluftspeicher-System bietet das Potenzial für kleine Vor-Ort-Energiespeicherlösungen wie auch für größere Anlagen, die immense Energiereserven für das Netz bereitstellen können.

So funktioniert die Energiespeicherung mit Druckluft.

Druckluftspeicherkraftwerke entsprechen in ihren Anwendungsmöglichkeiten weitgehend den Pumpspeicherkraftwerken. Anstatt jedoch in Zeiten überschüssiger Energie Wasser von einem unteren zu einem oberen Teich zu pumpen, wird in einem Druckluftspeicherkraftwerke Umgebungsluft oder ein anderes Gas komprimiert und unter Druck in einer unterirdischen Kaverne oder einem Behälter gespeichert. Wenn Strom benötigt wird, wird die unter Druck stehende Luft erhitzt und in einer Expansionsturbine entspannt, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt.

Das Besondere an der Druckluftspeicherung ist, dass sich die Luft stark erwärmt, wenn sie von atmosphärischem Druck auf einen Speicherdruck von ca. 70 bar (1.015 psia) komprimiert wird. Standardmäßige mehrstufige Druckluftkompressoren verwenden Zwischen- und Nachkühler, um die Ausblastemperaturen auf 149/177°C und die Temperatur der Kaverneneinspritzluft auf 43/49°C zu reduzieren. Die Verdichtungswärme wird also während des Verdichtungsprozesses entzogen oder durch einen Zwischenkühler abgeführt. Der Verlust dieser Wärmeenergie muss dann während der Stromerzeugungsphase der Expansionsturbine ausgeglichen werden, indem die Hochdruckluft in Brennkammern mit Erdgas als Brennstoff erwärmt wird oder alternativ die Abgaswärme einer Verbrennungsgasturbine in einem Rekuperator zur Erwärmung der einströmenden Luft vor dem Expansionszyklus genutzt wird. Alternativ kann die Kompressionswärme thermisch gespeichert werden, bevor sie in die Kaverne eintritt, und für die adiabatische Expansion genutzt werden, indem dem thermischen Speichersystem Wärme entzogen wird.