Technische Analyse zur Bestimmung des instationären Betriebsverhaltens einer adiabaten Druckluftspeicheranlage

Abstract

Durch den steigenden Anteil volatiler, erneuerbarer Stromquellen gerät das Zusammenspiel von Erzeugung und Verbrauch elektrischer Energie immer mehr aus dem Gleichgewicht. Um dies auszugleichen, muss die Flexibilität des Energiesystems erhöht werden, was unter anderem durch eine Vergrößerung der Speicherkapazität erfordert. Speziell in Mitteleuropa kann der zukünftige Bedarf alleine durch die bewährte Pumpspeichertechnologie nicht mehr gedeckt werden und man ist gefordert, alternative Formen der Energiespeicherung aufzugreifen. Auf großtechnischer Ebene stellt die adiabate Druckluftspeicherung die aussichtsreichste Technologie zur Ergänzung von Pumpspeichern dar. Diese Arbeit ist im Zuge einer Machbarkeitsstudie für eine Nachnutzung ausgesolter Salzkavernen als Druckluftspeicher entstanden. Aufbauend auf einer Analyse des technisch-ökonomischen Umfelds wurde das Konzept einer ScAcaes Pilotanlage entworfen. Um den thermodynamischen Prozess umfassend simulieren zu können war es nötig ein Modell des hier zum Einsatz kommenden innovativen Speicherkonzept "SandTES" im Programm ENBIPRO zu erstellen. Das Ziel der Diplomarbeit war letzten Endes die Entwicklung eines dynamischen Modells für die Simulation des gesamten adiabaten Druckluftspeichers

Due to an increasing share of volatile renewable energy sources such as wind- or solar power, the asynchronicity of production and consumption of electrical energy becomes more and more frequent. For levelling this imbalance the energy system has to be enhanced to higher flexibility, what requires particularly an increase of energy storage capacity. Especially in central Europe it will not be possible to satisfy the future demand exclusively through the proven pumped hydro storage systems, wherefore new alternative energy storage technologies have to be involved. For large scale applications advanced adiabatic compressed air energy storage systems (AACAES) are the most promising technology to complement pumped hydro storage. This master's thesis emerged out of a feasibility study for a subsequent use of former salt caverns for compressed air energy storage. First, based on an analysis of the technical and economic environment, the concept of a demo plant was developed. Further, for a comprehensive simulation of the whole thermodynamic process, a Model of the involved innovative heat storage concept SandTES had to be implemented within the simulation tool EnBiPro. The final achievement of this work was the provision of a dynamic Modell for simulating an AACAES Plant in operation.