Die Einspeicherung von Druckluft in die Kavernen des LGT muss nahezu isotherm erfolgen. Die dabei anfallende Verdichtungswärme wird bisher in die Umgebung abgegeben. In der Studie werden Möglichkeiten untersucht und bewertet, diese und auch die Turbinenabwärme bei Turbinenbetrieb in Form von Dampf zu speichern. Mit dem gespeicherten Dampf wird beim Ausspeichern ein integrierter Gas-Dampf-Prozess realisiert, mit dem die gespeicherte Energie genutzt werden kann, was zu deutlichen Brennstoffeinsparungen führt.
Das Vorhaben hat das Ziel, die Kennfeldbreite von Radialverdichtern zu verbessern und damit für die Anwendung mit zeitlich veränderlichen Betriebsbedingungen zu optimieren. Solche Anforderungen gewinnen zunehmend an Bedeutung, beispielsweise für Erdgas- und Wasserstoffsspeicher oder für Druckluftspeicherkraftwerke, die in der Lage sind, überschüssige regenerativ erzeugte elektrische Energie z.B. aus der Windkraft in Form von Druckluft zwischen zu speichern. Die wissenschaftliche Vorgehensweise im Projekt umfasst die aerodynamische Auslegung, numerische Analyse und die experimentelle Verifizierung von verbesserten Diffusorbeschaufelungen unter Anwendung von 3D-Gestaltungselementen. In der ersten Phase des Vorhabens wird ein Standard-Design experimentell und numerisch analysiert. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden in der zweiten Phase zwei optimierte Diffusor-Designs abgeleitet und ebenfalls experimentell untersucht. Als wesentliches Ergebnis der Forschungsarbeiten werden Erkenntnisse zur Auslegung und zur Anwendung modifizierter Diffusorbeschaufelungen zur Erweiterung des Betriebsbereichs von Radialverdichterstufen erwartet. Nach der Vermessung des Kennfeldes des Radialverdichters mit einem Basisdesigndiffusor wird der bestehende Prüfstand mit instationärer Messtechnik (Wanddrücke und traversierbare Sonden) aufgerüstet. Im Anschluss wird das Strömungsfeld im Basisdesigndiffusor nahe der Stabilitätsgrenze in mehreren Betriebspunkten vermessen. Anhand der Kennfeldmessungen wird das numerische Modell validiert und anschließend die Betriebspunkte nahe der Stabilitätsgrenze ebenfalls numerisch analysiert. Aus den experimentellen und numerischen Erkenntnissen werden Designänderungen für den Diffusor erarbeitet und umgesetzt. Die Designänderungen werden im Prüfstand nahe der Stabilitätsgrenze experimentell vermessen sowie numerisch analysiert. Aus diesen Ergebnissen erfolgt die Ableitung von Design Guidelines für Radialdiffusoren mit dem Ziel der Kennfeldverbreiterung.
Ziele des Verbundprojekts ANGUSII sind die Entwicklung von Methoden zur Dimensionierung und Auswirkungsanalyse geotechnischer Speicher für Wasserstoff, synthetisches Methan, Druckluft und Wärme, sowie die Integration der hier entwickelten Methoden in Konzepte der unterirdischen Raumplanung. Ziel dieses Teilprojekts ist die Entwicklung und Anwendung eines Modellinstrumentariums zur wirtschaftlich-technischen Simulation und Optimierung von Energiespeicheranlagen im umgebenden Versorgungssystem. Damit sollen technisch belastbare und mit zukünftigen Entwicklungen des Versorgungssystems übereinstimmende Betriebsdaten der untersuchten geologischen Speicher ermittelt werden. Weiter kann auf dieser Basis die Technologieperspektive einzelner Energiespeicherkonzepte bewertet werden. Die Arbeiten der Hochschule Flensburg stellen die Verbindung zwischen Energieversorgungsstruktur und konkreten technisch-physikalischen Auslegungs- und Betriebsdaten von geologischen Speichern her. Die dazu notwendige Simulation von als beispielhaft ausgewählten Einzelanlagen nimmt dabei von der umgebenden Versorgungsstruktur insbesondere ökonomische Randbedingungen, wie etwa Preiszeitreihen, entgegen und liefert an der Schnittstelle zum physikalischen Speicher zeitlich hoch aufgelöste Betriebskollektive. Zur Untersuchung stofflicher Speicher werden Druckluftspeicherkraftwerke gewählt. Thermische Speicher werden am Beispiel von netzgebundenen Wärmeversorgungsanlagen untersucht. Um diese angemessen abzubilden, werden die Einzelanlagen auf der Ebene energietechnischer Komponenten, wie Turbinen, Verdichter und Wärmeübertrager, berechnet und daraus Anlagencharakteristiken abgeleitet, die zur numerischen Auslegungs- und Einsatzoptimierung verwendet werden. Technisch-physikalische Daten werden an die Untersuchung der geologischen Speicher weitergereicht. Ökonomische Ergebnisse dienen dagegen zur Bewertung der Rolle der Technologieperspektive der eingesetzten Anlagen.
ADELE-ING zielt auf die Festlegung des besten Anlagen-Konzepts, seiner wirtschaftlichen Bewertung und das Engineering der ersten Demonstrationsanlage zur adiabaten Druckluftspeichertechnik ab. Um eine Investitionsentscheidung am Ende von ADELE-ING treffen zu können, umfassen die Arbeiten das Engineering aller Kernkomponenten (Turbomaschinen, Wärmespeicher, Kaverne) sowie noch zu entwickelnder Komponenten (Nebenaggregate, Rohrleitungssysteme) bis hin zur Erwirkung sämtlicher notwendiger Genehmigungen für die Technik-Demonstration am Standort Staßfurt. Es wird eine detaillierte Kosten-, Markt- und Potentialanalyse für die hocheffiziente Stromspeichertechnik ADELE durchgeführt. Die Arbeiten unterteilen sich in zwei Phasen: In Phase A erfolgt ein technisch-wirtschaftlicher Vergleich verschiedener Anlagenkonzepte, deren Bewertung sowie die Auswahl der besten Verfahrensvariante zur adiabaten Druckluftspeichertechnologie (Meilenstein 1). Bei Erfolg schließt sich in Phase B die Weiterentwicklung der Kernkomponenten und aller bisher nicht verfügbaren Komponenten bis zur Anwendbarkeit (Eignung, Beschaffbarkeit, betriebliches Verhalten) an. Dies beinhaltet die Bestätigung der Machbarkeit und Beschaffbarkeit aller Gewerke (Kosten, Gewährleistungen) und Durchführung des genehmigungsrechtlichen Verfahrens für die gesamte Demonstrationsanlage zur Vorbereitung einer Investitionsentscheidung.
Ziel des Projektes ist es, das neuartige Anlagenkonzept eines adiabaten Niedertemperatur-Druckluftenergiespeichers (LTA-CAES) detailliert technisch und wirtschaftlich zu untersuchen. Das Konzept kann aufgrund der niedrigen Arbeitstemperaturen mit Wasser als Wärmespeichermedium betrieben werden und erreicht ausreichend schnelle Anfahrzeiten für die Teilnahme am Sekundärregelleistungsmarkt. Dadurch ergibt sich für den Speicher, neben der Vermarktung zwischengespeicherter Windenergie und dem Handel am Spotmarkt, eine zusätzliche Vermarktungsebene. Durch einen reversiblen Betrieb der meisten Anlagenkomponenten lassen sich zudem die Investitionskosten im Vergleich zu bisherigen Druckluftspeicherkraftwerken merklich senken.
Ziel des Projekts 'Huntorf2020' ist die energetische Flexibilisierung der Druckluftspeicheranlage Huntorf im Zusammenhang mit der Speicherung erneuerbarer Energie und für den Residuallasteinsatz im Stromnetz. Im Mittelpunkt stehen hierbei die Einspeicherung erneuerbarer Energie in Form von Druckluft und in Form von regenerativ erzeugtem Wasserstoff, sowie die CO2-freie Rückverstromung aufgrund der vorgesehenen Brennstoffumstellung von Erdgas auf Wasserstoff. Darüber hinaus sollen die netzdienlichen, technischen Fähigkeiten der Druckluftspeicheranlage Huntorf untersucht und weiterentwickelt werden.
Das Gesamtziel dieses Vorhabens ist es den Druckluftspeicherprozess des Druckluftspeicherkraftwerkes Huntorf an die Herausforderungen der Energiewende anzupassen indem neue Flexibilitätsoptionen entwickelt und auf ihre Netzdienlichkeit untersucht werden. Gleichzeitig soll im Sinne der Energiewende auf eine Erhöhung der Brennstoffeffizienz und Reduktion der Treibhausgasemissionen geachtet werden. Eine Reduktion der Treibhausgase auf null durch die Substitution von Erdgas mit Wasserstoff ist dabei das Langfristziel der Überlegungen, sodass ein Anreiz zur Erweiterung der Druckluftspeicherflotte als Flexibilitätsoption im Kontext von erneuerbarer Energieerzeugung in Deutschland und der Welt geschaffen wird.
Machbarkeitsstudie zu einem integrierten Einsatz von Windkraft, Kavernenbau, Gaslagerstätten, Schwachgasverstromung und Gaskraftwerk, um eine Energieerzeugung Offshore zu ermöglichen, sodass das Onshore Verbundnetz mit Grundlast von der Nordsee versorgt wird. Die Durchführbarkeit des Konzeptes mit integrativem Einsatz unterschiedlicher Ressourcen soll zunächst im Rahmen einer einjährigen Studie von Partnern der Arbeitsgemeinschaft geprüft werden. Hierzu gehören die Arbeitspunkte: Anwendung von Druckluftspeicher-Gasturbinen-Kraftwerken als Puffer für fluktuierende Windenergie-Produktion, Entwicklung von Schwachgasvorkommen, Verstromung stickstoffreicher Erdgase (Schwachgas), Verminderung des erforderlichen Brennstoffeinsatzes zur Bereitstellung einer vorgegebenen elektrischen Leistung, kompatible Einbindung der Summenleistung durch ein Management-System und Einschätzung ob diese optimierte Art der Stromerzeugung als volkswirtschaftlich rentabel einzuschätzen ist. Da die Rahmenbedingungen für einen solchen Ausbau umwelt- und volkswirtschaftlich verträglich sind, könnte die Windenergie im Falle positiver Ergebnisse längerfristig ohne Subventionen wettbewerbsfähig sein. Ziel Teilprojekt Teilprojekt: Nachweis der Standsicherheit bei thermomechanisch gekoppelter Wechselbeanspruchung: Entsprechend der fluktuierenden Windenergie werden Druckluftspeicher in Zyklen von Tagen bis Wochen umgeschlagen. Erfahrungen über die Auswirkungen einer zyklischen Kavernenfahrweise auf das Tragverhalten stehen nicht zur Verfügung. Durch geeignete Laborversuche und Simulationsberechnungen auf der Basis der aktuellen Continuum-Damage-Methode soll untersucht werden, welche Druckwechselbeanspruchungen vom Gebirge aufgenommen werden können, bzw. welche Druckspiele und Lastwechselfrequenzen zulässig sind. Von besonderer Relevanz hierbei ist insbesondere die thermomechanisch gekoppelte Beanspruchung der Speicherkavernen bei Innendruckabsenkung. Durch die Ausspeicherung komprimierter Druckluft resultiert eine Reduktion des Stützdruckes und in der Konsequenz eine mechanische Beanspruchung des Gebirges. Überlagert wird diese mechanische induzierte Gebirgsbeanspruchung durch Thermospannungen in Folge Abkühlung der Druckluft bei Dekompression. Die Addition der mechanisch und thermisch induzierten Beanspruchungen kann abhängig von der Druckdifferenz, der Speicherrate, der Gebirgstemperatur, der Teufenlage der Kavernen, dem Kriech- und Festigkeitsverhalten des anstehenden Steinsalzgebirges und der Frequenz der Wechselbeanspruchung in einer Überbeanspruchung des konturnahen Gebirges mit der Konsequenz von Konturbrüchen / Abschalungen resultieren.
Zum Projekttyp gehören Anlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung auf Grundlage der Verbrennung fossiler Brennstoffe (Steinkohle-, Braunkohle-, Erdöl-, Gas-, Dampf-, Gasturbinenkraftwerke); der (Mit-)Verbrennung von Ersatzbrennstoffen (EBS, z. B. Abfälle tierischer Herkunft; kommunale Abfälle; Altreifen; Kunststofffraktionen; Altholz; Petrolkoks; Klärschlamm; Papierschlämme; flüssige Abfälle, z. B. Altöl; gasförmige Energierohstoffe) und von regenerativen Energierohstoffen (Biogas-, Holzpellet- u. a. Biomasseanlagen) sowie die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Druckluftspeicherkraftwerke. Zu den möglichen anlagebedingten Vorhabensbestandteilen zählen: Anlieferung, ggf. kraftwerkseigene Hafenanlagen oder Eisenbahnanbindung, Beschickung, Tanks, Bunker, Gasbehälter etc., Förder- und Verteilsysteme, Rohrleitungen, Wasserentnahme- und Einleitungsbauwerke, Anlagen zur Speisewasseraufbereitung und -konditionierung, Brauchwasserspeicher; Stromleitungen, Strom-Umspannwerke incl. Transformatoren; Anlagen zur Vorbehandlung der Brennstoffe: bei festen Brennstoffen zur Sortierung, Vorwärmung, Trocknung und Zerkleinerung, z. B. Kohlemühlen; bei flüssigen Brennstoffen z. B. Dieselölreinigung und Schwerölaufbereitung durch Heizspiralen oder Demulgatorsysteme; spezielle Vorbehandlungen von EBS (z. B. Vergasung, Pyrolyse); Feuerung und Energieerzeugung, Rauchgaskamine; Dampfkessel, auch Hilfsdampferzeuger, Turbinen, Motoren, Kondensatoren, Generatoren; Kühlsysteme incl. Kühltürme; Anlagen zur Abgasreinigung: Entstaubung, Entschwefelung und Entstickung; zur Lagerung und Entsorgung der anfallenden Aschen, Schlämme, sonstigen Abfälle, des Gipses; Abwasseraufbereitungsanlagen; Baugruben-Abwasserableitungen; Prozessleitsysteme, Wirtschaftsgebäude, Werkstätten, Labore, Verwaltungs- und Versorgungsgebäude, Betriebsfeuerwehr, Stellflächen etc. Zu den möglichen baubedingten Vorhabensbestandteilen zählen u. a. die Baustelle bzw. das Baufeld, Materiallagerplätze, Erdentnahmestellen, Bodendeponien, Maschinenabstellplätze, Baumaschinen und Baubetrieb, der Baustellenverkehr und die Baustellenbeleuchtung. Der Betrieb von Kraftwerken und Energieerzeugungsanlagen umfasst v. a. die Verbrennung verschiedener Brennstoffe zur Stromerzeugung. Auch fordert der Betrieb der Anlagen den Einsatz von Kühlwasser. Mit der Stromerzeugung sowie dem Zulieferverkehr und dem Betrieb sonstiger Anlagenbestandteile sind somit u. a. stoffliche Emissionen (Nähr- und Schadstoffe), nichtstoffliche Wirkungen (v. a. akustische und optische Störwirkungen) und ggf. Beeinträchtigungen von Gewässerlebensräumen verbunden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 9 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 8 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 8 |
| unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 9 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 2 |
| Webseite | 7 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 8 |
| Lebewesen und Lebensräume | 6 |
| Luft | 8 |
| Mensch und Umwelt | 9 |
| Wasser | 4 |
| Weitere | 9 |