GuD-Druckluftspeicherkraftwerk mit Wärmespeicher (PDF)

In der vorliegenden Arbeit wird das Konzept eines isobaren, adiabaten GuD-Druckluftspeicherkraftwerks untersucht, mit dem Ziel, den Speicherwirkungsgrad von Druckluftspeicherkraftwerken durch ein innovatives Anlagendesign zu verbessern.
Eine ISACOAST-CC-Anlage (isobaric adiabatic compressed air energy storage - combined cycle) speichert Druckluft in flach ausgesolten Salzkavernen untertage bei einem nahezu isobaren Druckniveau durch den Einsatz eines Solependelbeckens. Während des Einspeichervorgangs wird die Kompressionswärme in einem spiralförmig aufgewickelten Rippenrohr-Sandwärmespeicher zwischengespeichert, um die Druckluft während des Ausspeichervorgangs vor dem Brennkammereintritt vorzuwärmen. Zusätzlich wird Erdgas verbrannt, um eine ausreichend hohe Turbinenaustrittstemperatur zu erreichen und den Betrieb eines nachgeschalteten Wasser-Dampf-Kreislaufs zu ermöglichen. ISACOASTCC-Anlagen lassen sich als herkömmliche GuD-Kraftwerke betreiben, wenn die Speicher leer gefahren sind, wodurch eine höhere Zahl an Jahresvolllaststunden und eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage erreicht werden kann. Im Vergleich zu bestehenden Druckluftspeicherkraftwerken weist die hier untersuchte Anlage einen deutlich verbesserten Speicherwirkungsgrad auf.
Unterschiedliche Anlagenkonzepte werden entwickelt und der Einsatz einer flach ausgeführten Kavernengeometrie mit Solependelbecken hinsichtlich Eignung und Realisierbarkeit überprüft. Im Anschluss werden Modelle der benötigten Druckluftspeicherkomponenten vorgestellt, welche benötigt werden, um den Betrieb der Anlage mit dem Kreislaufsimulationsprogramm ENBIPRO zu simulieren und den realisierbaren Speicherwirkungsgrad abzuschätzen.
Des Weiteren wird die Wirtschaftlichkeit eines ISACOAST-CC-Kraftwerks mit der Software MATLAB/Simulink auf Basis von EEX-Strompreisdaten (European Energy Exchange) der Jahre 2001 bis 2011 und einem vereinfacht programmierten Kraftwerksmodell für eine Lebensdauer von 25 Jahren analysiert.