Speicherkapazität Druckluftspeicher und Pump-Wasserkraftwerk


(Heini Lüthi) #1

Wie viele MWh speichert so ein Stausee, sagen wir Grand Dixance mit 4000 m3 und 1000 m Gefälle? (Das Resultat meiner Rechnung war für mich nicht überzeugend…)

Brauche dies zum Vergleich mit Druckluftspeicher. Ein „Ballon“ mit 40 m Durchmesser und 40 m Höhe kann 200 m unter Wasser ca 100 MWh speichern. Funktioniert ziemlich ähnlich wie gepumpte Wasserkraft… Ich möchte aber abschätzen, wie viele solche Ballone ich versenken muss, um an due Kapazität eines Stausees ran zu kommen.


(Michael) #2

Ohne Verluste ist es ja relativ einfach. Potentielle Energie: m * g * h sind umgerechnet 10.9 MWh.
Der Grand Dixence hat übrigens 400,000,000 Kubikmeter. Wenn man damit rechnet kommt man auf 1’090’000 MWh.
Nehmen wir den Ballon als quadratisch an: Gleiche Rechnung, da verdrängte Masse Wasser ist, somit komme ich auf knapp 35 MWh. Da eine Kugel aber noch weniger Volumen hat, finde ich die 100 MWh etwas hoch gegriffen.

Ich muss nochmal editieren, ich habe von 4’000 auf 4’000’000 Kubikmeter gewechselt bei der Rechnung, korrekt wären ja aber 400’000’000. Habe nochmals 2 Nullen angehängt. Somit braucht man nochmals viel mehr Ballone. Es ist ja klar, wenn man nur 200m statt 1000m nimmt (aber evtl. sind 1000 etwas viel?) bräuchte man 5 mal mehr Volumen zu verdrängen wie der Stausee hat. Aber vielleicht haben so Ballone ja andere Vorteile.


(Heini Lüthi) #3

Merci! Mein Resultat war auch um die 11 MWh - mein Fehler lag also in den 4000 statt 400 Mio m3 Wasservolumen.

Druckluftzylinder: Pi x (20 m)^2 x 40 m (Zylindervolumen) x 1000 kg/m3 x 200 m x 9.81 m/s2 / 3600 s/h = 27 MWh - stimmt. Vielleicht hat mein “Druckluft-Kollege” die Division durch 3.6 vergessen.

Ein solcher Druckluftzylinder mag also gleichwertig sein mit 3’000 Heimbatteriespeicher; anderseits braucht man etwa 400 solcher Zylinder, um mit Grand Dixance mithalten zu können.

70% Effizienz soll bei Druckluftspeichern möglich sein - nicht umwerfend, aber besser und angeblich günstiger die Power-to-Gas-to-Power Kette.


(Diego Fischer - Neuchâtel) #4

Ein Wirkungsgrad von praktisch 70% - theoretisch 100% analog zu den Pumpspeicherkraftwerken ist nur mit dem adiabatischen Verfahren möglich: dies bedingt das die Wärme, die bei der Kompression anfällt, zu 100% beim Expandieren wieder genutzt werden kann. Dies wird leider sehr kompliziert, und ist vor allem bei kleinen Anlagen fast unmöglich.
Die einzigen bisherigen grosstechnischen Anlagen sind diabatisch, dh die Kompressionswärme geht völlig verloren, und beim Entspannen wird Gas gebraucht, um die Luft wieder zu erhitzen, da sonst die Turbinen einfrieren. Das so gebaute Druckluftspeicherkraftwerk mit 110 MW in McIntosh, Alabama, hat einen Wirkungsgrad von nur 27%. Das analoge Kraftwerk in Huntdorf (D) aus den 1970 mit 320 MW hat einen ähnlich niedrigen Wirkungsgrad.


(Heini Lüthi) #5

https://alacaes.com - die Kollegen aus dem Tessin sagen, sie erreichen 72% Round-Trip-Efficiency - natürlich adiabat, richtig. Etwa 10 weitere Startups unterwegs… Dass die Effizienz der alten Druckluft-Grossspeicher zu wünschen übrig lässt, ist richtig, doch nach unserer Recherche wurden da auch 40-50% Wirkungsgrad erreicht.


(Diego Fischer - Neuchâtel) #6

Gemäss diesem Bericht des BFE zum Alacaes-Projekt von 2017 sind die 72% Roundtrip-Wirkungsgrad wohl nur auf dem Papier erreicht.
Das Problem an den Druckluftspeichern ist, dass viele diese mit einer Art mechanischer Feder verwechseln. Leider funktionniert der Druckluftspeicher aber ganz anders: ein grosser Teil der Energie ist nämlich in Form von Wärme und nicht in Form von potentieller Energie oder Federkraft gespeichert, und Wärme verflüchtigt sich leider immer, zwar mehr oder weniger schnell, in Form von Wärmeverlusten. Auf dem Papier können diese immer durch Superisolationen gegen Null reduziert werden, aber in der Praxis ist dies weniger einfach und auch kostentreibend.