Speicherinitiative – Bericht Phase1

Druckluftspeicher/
Compressed Air Energy Storage TRL3-7
Status Quo
Beim Druckluftspeicher (Compressed Air Energy
Storage – CAES) wird aus der Umgebung angesaugte
Luft mit Hilfe von Kompressorpumpen auf
bis zu 100 bar verdichtet. Dabei entstehen Temperaturen
bis zu 1.000°C. Die Luft muss danach auf
fast Umgebungstemperatur herabgekühlt werden
(höhere Speicherdichte bei kühlerer Luft), bevor
diese in einen großen Speicher gedrückt wird.
Da die Technologie nur im großen Maßstab (bis
hunderte MW) Sinn macht, werden als Speicher
aufgelassene Salzkavernen verwendet. Zur Rückverstromung
wird die Druckluft in eine Turbine
geleitet, die einen Generator antreibt. Vor dem
Eintritt in die Turbine muss die Luft vorgewärmt
werden, um Turbinenschäden zu vermeiden, wenn
sie sich entspannt und dabei stark abkühlt bzw.
sogar gefriert).
Druckluftspeicher dienen der Netzstabilisierung
durch Regelenergie und dem netzunabhängigen
Wiederaufbau nach einem Blackout (Schwarzstartfähigkeit).
Die notwendige Luftkühlung und -erwärmung
verringert den Gesamtwirkungsgrad, der bei
ca. 50% liegt. Die CAES-Technologie ist als Prototyp
vorhanden (TRL 7), aufgrund des niedrigen Wirkungsgrades
und relativ hoher Kosten (600 bis
1.000 €/kWh) sind weltweit aber nur zwei Anlagen
umgesetzt. Die Entwicklung geht Richtung Adiabatic
Compressed Air Energy Storage – ACAES mit
Wirkungsgraden bis 70%. Die offenen Probleme
liegen in maschinentechnischen und thermodynamischen
Fragen und in optimalen Konfigurationen
von Kompressor, Turbine, Wärmespeicher, Kaverne
usw. Im Ausland laufen dazu einige Forschungsprojekte.
Das erwartete Marktpotenzial und die
Wertschöpfung in Österreich werden bei Druckluftspeichern
eher gering eingeschätzt.
Handlungsempfehlung
• Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu
ACAES-Technologie und Test eines Laborprototyps
inkl. geschlossener Wärmekreisläufe
(Luftkühlung/-erwärmung)
Lithium-Ionen-5V-Batterien TRL5
Status Quo
Die Lithium-Ionen-5V-Technologie wird in vielen
Roadmaps als nächste Generation für Batteriespeichersysteme
angesehen. Es wird damit gerechnet,
dass die Technologie in den nächsten fünf Jahren
auf den Markt gebracht werden wird. Die Energiedichte
ist mit über 270 Wh/kg deutlich höher als
bei der 4V-Technologie, Elektrodenmaterialien zur
5V-Technologie sind bereits entwickelt. Die Anwendungsbereiche
entsprechen jenen der Lithium-
Ionen-4V-Batterien. Es gibt keine Produktion in
Österreich, jedoch breite Technologiekompetenz
von Zellchemie bis Packs Assembling und
Engineering.
Handlungsempfehlung
• Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur
Validierung und Anpassung der Testnormen,
zu Zelldesign, Zellkomponenten, Alterung,
Sicherheit, etc.
Hydraulische Speicher TRL3-4
Status Quo
Bei hydraulischen Speichern werden die Bauarten
Buoyant Energy und Power-Tower unterschieden.
In beiden Fällen wird ein Gewicht gegen den Druck
einer Wassersäule hochgepumpt; sinkt das Gewicht
durch die Schwerkraft wieder nach unten, wird
Strom erzeugt. Die Anlagen weisen einen hohen
Wirkungsgrad (> 80%) und eine lang zu erwartende
Lebensdauer auf (> 50 Jahre). Die Speicher können
kurzfristig hohe Leistungen liefern und damit der
Netzstabilisierung dienen. Buoyant-Energie-Speicher
sind schwimmende Plattformen, bei denen
Fallhöhen von einigen Metern genutzt werden, bei
Leistungen von 100 KW bis zu einigen MW.
Das grundlegende Konzept ist einfach, beliebig
skalierbar, mobil (Standortwechsel möglich) und
verfügt über eine hohe Lebensdauer (unbegrenzte
Zyklenanzahl). Beim Powertower wird eine große
Auflast in einem mit Wasser gefüllten Zylinder mit
Hilfe einer Pumpturbine gehoben und gesenkt.
Abschlussbericht der Speicherinitiative – Startphase – Detailbericht
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