Speichertechnologien / Adiabates Druckluftspeicher-Kraftwerk

Transkript

1 Innovationstag Energie 2007 / Cottbus Speichertechnologien / Adiabates Druckluftspeicher-Kraftwerk Sabine Hübner KBB Underground Technologies GmbH, Hannover

2 Druckluft-Speicher-Kraftwerk 1. Energiespeicherung im Netzmaßstab 2. Speicher-Optionen im Kraftwerksmaßstab 3. Druckluft-Speicher-Kraftwerk konventionell adiabat 4. Salzkavernen-Speicher 5. Kosten

3 Druckluft-Speicher-Kraftwerk 1. Energiespeicherung im Netzmaßstab 2. Speicher-Optionen im Kraftwerksmaßstab 3. Druckluft-Speicher-Kraftwerk konventionell adiabat 4. Salzkavernen-Speicher 5. Kosten

4 Installierte Windleistung : MW MW MW MW Layout:

5 Gesamt-Last und Wind-Anteil / Prognose-Abweichungen Kyrill (Sturm) Last Wind Prognose Quelle: Prof. Leonhard, TU Braunschweig

6 Gesamt-Last und Wind-Anteil / Prognose-Abweichungen 70% Windanteil 3 GW Progn.Abw MW MW MW

7 Konsequenz: Weiterer Ausbau an Wind-Energie-Kapazität führt zu Bedarf an Energie-Speichern im Kraftwerks (!) - Maßstab Kraftwerks-Maßstab: MW ouput Stunden bis Tage Speicher-Alternativen: Pumpspeicher-Kraftwerk Wasserstoff-Speicherung Druckluftspeicher-Kraftwerk

8 Druckluft-Speicher-Kraftwerk 1. Energiespeicherung im Netzmaßstab 2. Speicher-Optionen im Kraftwerksmaßstab 3. Druckluft-Speicher-Kraftwerk konventionell adiabat 4. Salzkavernen-Speicher 5. Kosten

9 Pumpspeicher-Kraftwerk Goldisthal P = MW / W = 8h * MW / η 80% Oberbecken 12 mio m³ Unterbecken 1000m

10 Wasserstoff-Speicherung Kette: Windstrom Wasserstoff - GT-Strom

11 Druckluft-Speicher-GT-Kraftwerk

12 Druckluftenergie-Speicher 1. Energiespeicherung im Netzmaßstab 2. Speicher-Optionen im Kraftwerksmaßstab 3. Druckluft-Speicher-Kraftwerk konventionell adiabat 4. Salzkavernen-Speicher 5. Kosten

13 CAES - Kraftwerks-Design Turbine MW MW Kompressor Gasturbine Summe: 100 MW

14 CAES - Kraftwerks-Design MW Summe: 300 MW

15 CAES GT-Kraftwerk (Beispiel Huntorf) Speicherung Umgebungsluft Kompressoren Motor/ Generator M Expansions- Gasturbinen Kühler Kühler Erdgas Brennkammern Abgas Abwärme Luftspeicher

16 CAES GT-Kraftwerk (Huntorf) Produktion Umgebungsluft Input: 0,83 kwh Kompressoren elektr. Energie 1,56 kwh fossile Energie Output: Motor/ Generator G Expansions- Gasturbinen 1 kwh elektr. Energie Wirkungsgrad: Kühler Kühler Erdgas Brennkammern Abgas η = 42 % Abwärme Luftspeicher

17 EON 320 MW CAES-Kraftwerk Huntorf output 320 MW * 2h input 60 MW * 8h 2 Kavernen à m³ Druckbereich bar

18 CAES GT-Kraftwerk mit Rekuperator (Beispiel McIntosh) Umgebungsluft Input: Speicherung Kompressoren 0,69 kwh elektr. Energie 1,17 kwh fossile Energie Output: 1 kwh elektr. Energie Wirkungsgrad: η = 54 % Motor/Generator G Kühler Kühler Erdgas Abwärme Produktion Luftspeicher Expansions- Gasturbinen Brennkammern Abgas Rekuperator

19 Adiabates CAES (EU-Forschungsprojekt) Advanced Adiabatic CAES Umgebungsluft Kompressoren Input: 1,42 kwh elektr. Energie 0,00 kwh fossile Energie Output: 1 kwh elektr. Energie Wirkungsgrad: η = 70 % Motor/Generator M Wärmespeicher Luftspeicher Expansions- Turbine

20

21 Kompressoren Anforderungen: Druck bis ca. 70 bar / Temperatur bis ca. 650 C Quelle:

22 Wärmespeicher Anforderungen: Druck bis ca. 70 bar / Temperatur bis ca. 650 C Quelle:

23 Expansionsturbine Quelle:

24 Druckluft-Speicher-Kraftwerk 1. Energiespeicherung im Netzmaßstab 2. Speicher-Optionen im Kraftwerksmaßstab 3. Druckluft-Speicher-Kraftwerk konventionell adiabat 4. Salzkavernen-Speicher 5. Kosten

25 Speichertypen Salzkavernen Porenspeicher Felskavernen Aufgelassene Bergwerke

26 Luftspeicherung in Salzkavernen Künstlich geschaffene Hohlräume im Salz Salz ist dicht gegenüber gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen, Druckluft und Deponiegut Typische Dimensionen: Volumen: m³ Höhe: 300 m Durchmesser: 70 m Druck: bis etwa 200 bar (1000 m Teufe) Aquifer-Speicher Teufenbereich: 700 bis m

27 3D Ansicht eines Salzstocks

28 Salzvorkommen Norddeutschland Möckow

29 Druckluft-Speicher-Kraftwerk 1. Energiespeicherung im Netzmaßstab 2. Speicher-Optionen im Kraftwerksmaßstab 3. Druckluft-Speicher-Kraftwerk konventionell adiabat 4. Salzkavernen-Speicher 5. Kosten

30 Kraftwerks-Kosten (konventionell) Mio EUR MW (installierte GT Leistung)

31 Speicher-Kosten

32 Fazit Optionen zur Erzeugung von Regel-Energie: flexible Gasturbinen-Kraftwerke Druckluft-Speicher-Kraftwerke Vorteil von Speicher-Kraftwerken % weniger bzw. 0%* Brennstoff + CO2 Reduktion fossiler Schattenkraftwerke Auch Abnahme von Regelleistung bei Überschuss von Grundlast bzw. Windenergie * Pumpspeicher- und adiabate Druckluft-KW

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!