Strom aus frisch gepresster Luft - 500 Beiträge pro Seite

[club_cola]

Strom aus frisch gepresster Luft

Luftspeicherkraftwerke kombiniert mit Windrädern könnten Öko-Strom zum Durchbruch verhelfen

Die Betreiber von Windturbinen haben ein Problem: Ihre Anlagen erzeugen zwar sauberen Strom, aber nur, wenn der Wind weht. Das ist nicht immer dann der Fall, wenn der Strom gerade auch gebraucht wird. Sind also viele Windräder Teil der Stromversorgung, steigt das Risiko eines Stromausfalls. Stromspeicher, die während einer Flaute die fehlende Energie liefern, können hier Abhilfe leisten. Große Atom- oder Kohlekraftwerke, die auch nachts viel Strom erzeugen, liefern ihre überschüssige Energie mancherorts an Pumpwerke, wenn der Strom nicht im Netz benötigt wird. Die Pumpen pressen Wasser in hoch gelegene Wasserreservoire. Wird nun zu anderen Zeiten viel Strom abgezapft, lässt man das Wasser aus den Staubecken wieder abwärts strömen, wobei es Turbinen antreibt, die dann Strom erzeugen. Es könnte aber auch anders gehen: Energie-Experten wollen komprimierte Luft als Energiespeicher nutzen.

Hierfür werden große Kavernen unter der Erde über einen elektrischen Kompressor mit Pressluft voll gepumpt. Bei geschlossenem Ventil halten sie den Druck gespeichert. Erst bei Bedarf wird die Druckluft aus den Tanks genutzt, um Turbinen anzutreiben und damit wieder Strom zu erzeugen. Um dabei den Wirkungsgrad zu erhöhen, wird die Luft vor Eintritt in die Turbine zusätzlich mit einem Gasbrenner erhitzt.

Neu ist diese Technik nicht. Bereits seit 1978 ist das erste Luftspeicherkraftwerk der Welt im niedersächsischen Huntorf in Betrieb. Zwei große Kavernen, die durch das Aushöhlen eines Salzstocks in Tiefen zwischen 650 und 800 Metern entstanden, haben zusammen ein Volumen von rund 310 000 Kubikmeter. Sie werden nachts mit überschüssigem Atom- oder Kohlestrom auf bis zu 70 Bar Druck voll gepumpt. Zum Vergleich: Die Luft in einem Autoreifen steht unter einem Druck von etwa 2 Bar. Die im Salzstock gespeicherte Luft reicht aus, um über eine Gasturbine bei Bedarf bis zu drei Stunden lang 290 Megawatt Strom zu erzeugen. So können Verbrauchsspitzen im norddeutschen Stromnetz abgedeckt werden.

Trotz dieser Vorteile sind Luftspeicherkraftwerke selten. Der Bedarf und die Akzeptanz bei den Energiekonzernen war bislang gering. Neben Huntorf existiert nur in McIntosh im US-Staat Alabama eine solche Anlage. Doch das dürfte sich bald ändern. In den USA gibt es Pläne für eine ganze Reihe neuer Luftspeicherkraftwerke. Sie sollen die Energiekrise lösen helfen, mit der zahlreiche US-Staaten zu kämpfen haben. Ihr Strombedarf ist in den vergangenen Jahren derart gewachsen, dass die Stromproduktion der vorhandenen Kraftwerke zu bestimmten Zeiten nicht mehr ausreicht. Stromausfälle sind die unweigerliche Folge. Herausragendes Beispiel ist derzeit ein geplantes Kraftwerk in Norton (Ohio), das 2003 ans Netz gehen soll. Eine aufgegebene Kalkmine in 800 Meter Tiefe dient dort als riesiger Luftspeicher mit rund neun Millionen Kubikmeter Volumen. Bei einem Überdruck von 110 Bar in der voll gepumpten Mine wird das Kraftwerk eine Leistung von 2 700 Megawatt erreichen - mehr als doppelt so viel wie ein großes Atomkraftwerk. "Die Anlage in Norton wird das größte Luftspeicherkraftwerk der Welt sein. Im voll ausgebauten Stadium wird es genug Luftreserve in seinen Kavernen haben, um 675 000 Haushalte mehr als zwei Tage lang mit Strom zu versorgen", sagt Michael McGill, Vizepräsident des Unternehmens "Norton Energy Storage" (NES).

Energie-Experten sehen für die Luftspeicherkraftwerke eine große Zukunft voraus. Neben ihrem Einsatz als Stromausfallsicherung könnten sie für den Ausbau der regenerativen Energien Bedeutung erlangen. "Wenn man Luftspeicher mit Windenergie-Anlagen kombiniert, eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten für deren Nutzung", sagt der Physiker Alfred J. Cavallo, der früher am Zentrum für Energie- und Umweltsysteme der Universität Princeton forschte und heute als freier Berater arbeitet. "Ein großer Windpark mit Luftspeicher kann sowohl aus technischer als auch wirtschaftlicher Sicht künftig eine echte Alternative zu Öl-, Gas-, Kohle- oder Atomkraftwerken darstellen", sagt Cavallo. Seine Vision: In abgelegenen Regionen mit günstigen Windverhältnissen, etwa der inneren Mongolei oder den Great Plains in den USA, sollten überdimensionierte Windparks zusammen mit Luftspeicherkraftwerken gebaut werden. In dieser Kombination hätten sie die Charakteristik eines so genannten Grundlastkraftwerkes. Überdimensioniert bedeutet in solchen Fällen, dass am Standort mehr Windräder installiert werden, als von der rechnerischen Leistung her nötig wären. Ein Beispiel: 50 Windturbinen mit je einem Megawatt bilden zusammen ein 50 Megawatt-Kraftwerk. Doch diese Leistung wird nur bei optimalem Wind erreicht. Bläst der Wind weniger stark, fällt die Leistung schnell auf 25 Megawatt und darunter. Werden hingegen 100 Turbinen aufgestellt, schaffen sie auch bei schwachem Wind zusammen die Nennleistung von 50 Megawatt, für die das Kraftwerk im Netz eingeplant ist. Bei Starkwind steht zudem überschüssiger Strom zur Verfügung, mit dem die Luftspeicher geladen werden können. "Noch können solche Kombinationskraftwerke mit konventionellen Grundlastkraftwerken nicht konkurrieren, die fossilen Rohstoffe sind bis jetzt zu billig", sagt Cavallo. Doch die Endlichkeit der Ressourcen, aber auch der Drang, Kohlendioxid-Emissionen aus Klimaschutzgründen zu verringern, könnten diese Verhältnisse bald ändern.

Vollkommen emissionslos arbeiten die Wind-Luftspeicher-Kraftwerke allerdings nicht. Das Erhitzen der Druckluft vor dem Eintritt in die Turbine erfolgt über das Verbrennen von Erdgas. Doch "ein Windkraft-Luftspeicher-Gaskraftwerk emittiert nur etwa 10 bis 15 Gramm Kohlenstoff pro Kilowattstunde, während ein Kohlekraftwerk die Atmosphäre mit rund 240 Gramm, ein reines Gaskraftwerk mit etwa 100 Gramm Kohlenstoff pro Kilowattstunde belastet", sagt Robert H. Williams, Professor für Umweltpolitik an der Harvard Universität. "Luftspeicherkraftwerke könnten dazu dienen, die gesamte Stromerzeugung weitaus grüner zu gestalten, weil ein viel größerer Teil der Energie aus regenerativen Quellen stammen könnte, ohne dass das Stromnetz ständig unter problematischen Produktions-Schwankungen zu leiden hätte." Das wäre der Durchbruch für den Ökostrom.

Quelle: A.J. Cavallo, neue Studie erscheint in: Journal of Solar Energy Engineering 11/2001

Teure Zwischenlagerung // Strom ist eine Energieform, die nur schwer in großen Mengen zu speichern ist. Es gibt verschiedene Speichertechniken, deren Aufwand und Kosten unterschiedlich hoch sind.

Zusätzlich zu den Stromerzeugungskosten von etwa drei bis sechs Pfennigen pro Kilowattstunde (kWh) in Kohle- oder Kernkraftwerken entstehen durch die Druckluftspeicherung in unterirdischen Kavernen weitere Kosten von 13 bis 14 Pfennigen pro kWh.

Andere Speichermethoden sind noch kostspieliger. Die Wasserspeicherung in Stauseen kostet etwa 25 bis 40 Pfg/kWh. Die "Zwischenlagerung" von Strom in riesigen Akkus schlägt mit 49 bis 73 Pfg/kWh zu Buche, ähnlich teuer ist die Herstellung von Wasserstoff, mit dem in Brennstoffzellen Strom produziert wird. (luh. ) DPA Bei Flaute können Luftspeicher Engpässe von Windkraftanlagen ausgleichen.

BERLINER ZEITUNG/LUKAS PUSCH Ein Riesenakku unter der Erde: Druckluft, die mit überschüssigem Strom produziert wird, kann in riesigen Kavernen gespeichert werden. Bei Bedarf treibt die Luft Generatoren an, die wieder Strom erzeugen. In Deutschland gibt es bislang nur eine solche Anlage.

Datum: 25.10.2001
Ressort: Wissenschaft
Autor: Lucian Haas

http://www.BerlinOnline.de/wissen/berliner_zeitung/archiv/20…
www.BerlinOnline.de © 2001 G+J BerlinOnline GmbH & Co. KG, 27.10.2001 schland gibt es bislang nur eine solche Anlage.

[club_cola]

Wasserstoff aus Offshore-Windparks?

Enge-Sande (Ullrich Meißner) - Im kommenden Jahr soll der erste Offshore-Windpark in der Ostsee entstehen. Wenn es nach der nordfriesischen Gesellschaft für Energie und Ökologie geht, wird aus den Seemühlen nicht nur Strom gewonnen. Ein Teil der Energie könnte in Wasserstoff umgewandelt werden — einem Kraftstoff der Zukunft.

Gibt es Alternativen zur Windenergie? "Ja", sagt Ingenieur Frank Richert, "aber nur in Verbindung mit der Windenergie". Dabei hat der Leiter Offshore-Projekte bei der nordfriesischen Gesellschaft für Energie und Ökologie (Geo) ein Konzept entwickelt, das bereits beim ersten Offshore-Windpark vor Schleswig-Holsteins Küste, in der Neustädter Bucht, erprobt werden soll. Dort, in der Nähe der Sagas-Bank, soll "Sky 2000" entstehen. 50 Windenergieanlagen mit einer Nennleistung von jeweils zwei Megawatt sollen dort Strom produzieren. Der produzierte Strom einer Mühle soll allerdings nicht in das Netz gehen. Er soll vor Ort auf hoher See durch einen chemischen Elektrolyse-Prozess Wasserstoff produzieren. "Das Konzept steht, die technischen Möglichkeiten sind weitestgehend abgeklopft", sagt Richert, "wir warten jetzt nur noch auf den Startschuss durch die Genehmigungsbehörden."

Richert, der sein Konzept unlängst auch beim Berliner Forschungsministerium vorstellen konnte, sieht in der Wasserstoffproduktion auf See "zwei Fliegen mit einer Klatsche erlegt". Die Windkraft werde offshore optimal genutzt und die sehr kostenintensive Anbindung an das Stromnetz entfalle. Als weiteren Vorteil zählt Richert auf, dass auch die heftig umstrittenen Seekabel vom Windpark an Land, die an der Nordseeküste beispielsweise durch Nationalparke führen müssen, entfallen. Weiterhin könne der Antriebsstoff der Zukunft, der Wasserstoff, in einer optimalen Umgebung produziert werden. Rohstoffe wie Wasser und Kühlmittel müssten nicht extra herangeschafft werden.

Bei einer vorgesehenen Windgeneratorenleistung von 400 Megawatt und 3500 Volllaststunden im Jahr dürften demnach rund 1500 Kubikmeter Wasserstoff am Tag produziert werden. Die Produktion, sagt Richert, sei nicht das Problem, ungeklärt sei aber noch der Transport. Verschiedene Alternativen wurden von Geo in die Untersuchungen einbezogen. So könnten Pipelines das Gas zur weiteren Verarbeitung an Land befördern. Die zweite Alternative sieht eine komplette Produktionslinie auf See vor. Demnach würde von dort der flüssige Wasserstoff dann mit Tankschiffen, in Containern oder anderen Spezialbehältern an Land gebracht.
Genügend Abnehmer für den Wasserstoff dürfte es in Deutschland nach Geo-Informationen geben. Die Verkehrswirtschaftliche Energiestrategie (Ves), eine gemeinsame Initiative von Aral, BMW, BP, DaimlerChrysler, MAN, Opel, RWE, Shell, Volkswagen und der Bundesregierung, entwickelt derzeit einen Plan zur flächendeckenden Markteinführung von Wasserstoff.

Vorgesehen ist laut Ves die Etablierung von 2000 öffentlichen Wasserstofftankstellen in Deutschland zwischen 2007 und 2010. Zusätzlich sollen zwischen 2005 und 2007 noch 30 reine Betriebstankstellen für den Energieträger der Zukunft aufgebaut werden. Zehn Prozent aller Neufahrzeuge sollen im Jahr 2010 bereits mit Wasserstoff betrieben werden können. 2,5 Prozent des Kraftstoffverbrauchs soll zudem bis 2010 durch den klimaneutralen Kraftstoff ersetzt werden. Zehn Jahre später — 2020 — sollen nach den Plänen bereits 15 Prozent des Kraftstoffverbrauchs durch Wasserstoff, was einer Menge von 2,4 Millionen Tonnen entspricht, ersetzt werden.

Die erste Versuchsanlage "Offshore-Wasserstoff", könnte schon im nächsten Jahre realisiert werden. Die Chancen für Sky 2000 stehen nicht schlecht, denn bereits im vergangenen Jahr wurde die so genannte Antragskonferenz beendet. Wenn alle weiteren Schritte im Zeitplan bleiben, sagt Richert, könne im Spätsommer das Raumordnungsverfahren für das Projekt beginnen.

Dies bestätigt auch der Staatssekretär im Kieler Energieministerium, Wilfried Voigt (Grüne). Er geht davon aus, dass Anfang 2003 die einzelnen Baugenehmigungen eingeholt werden und noch in dem selben Jahr mit dem Bau des Offshore-Windparks begonnen werden kann.

http://www.shz.de/?RUBRIKID=10&MID=30&REDID=5746

[M_B_S]

Das Problem bei der Pressluft sind die "unglaublichen" Verluste beim Verdichten und Entspannen Wärme Kälte im Kompressor ( Turbine ) ca. 50 % !

Besser dürften wohl riesige ( 10 t und mehr ) Magnentgelagerte ( 0 Reibung ) Schwungräder sein , die Windflauten ausgleichen können !

( Technik ist ausgereift, da in Grosskraftwerken gängige Praxis )

Gruss M_B_S

[chatterton]

Vielleicht liesse sich das ja mit dieser Technik

http://www.mdi.lu/acceuilgb.htm

kombinieren. Die Anwendung im druckluftbetriebenen Auto
ist schon genial, aber zur Stromerzeugung wäre das Konzept
sicher auch brauchbar.