Ziel der Entwicklung
Der immer größer werdende Anteil erneuerbarer Energien wie Wind und Photovoltaik am Energiemix erfordert große Speicherkapazitäten, um unnötige Redundanz zu vermeiden und die Anlagen wirtschaftlich betreiben zu können. Eine Möglichkeit ist die Flüssigluft-Energiespeicherung (FLES). Bei Überangebot von elektrischer Energie wird Luft verflüssigt und in einem Tank gespeichert. In Zeiten hohen Stromverbrauchs wird die flüssige Luft, auf einen hohen Druck gebracht, mittels Umgebungswärme regasifiziert und anschließend in einer Turbine entspannt. In der Grundausführung können jedoch lediglich 20 Prozent der eingespeicherten Energie zurückgewonnen werden, da die mit der flüssigen Luft gespeicherte Kälte nutzlos an die Umgebung „abgegeben“ wird. Mittels der kryogenen Rankine-Anlage wird das Temperaturgefälle zwischen kalter flüssiger Luft und Umgebung zusätzlich zur Energieumwandlung genutzt. Damit können schließlich bis 50 Prozent der eingespeicherten Energie zurückgewonnen werden.
Innerhalb des Projektes wurde für die kryogene Rankine-Anlage die optimale Stufenanzahl ermittelt und geeignete Kältemittel gefunden. Im Anschluss wurde die kälteste Stufe im Labormaßstab aufgebaut, getestet, vermessen und somit die generelle Funktionsfähigkeit einer solchen Anlage bei tiefen Temperaturen nachgewiesen.
Vorteile und Lösungen
Die kryogene Rankine-Anlage soll primär im Hinblick auf die Anwendung als Komponente eines Energiespeichersystems, speziell eines Flüssigluft-Energiespeichers, genutzt werden. Die Rankine-Anlage dient der Energierückgewinnung bei der Regasifizierung und Verstromung der gespeicherten flüssigen Luft. Das Energiespeichersystem wird zur Pufferung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energiequellen genutzt, da dieser nicht bedarfsangepasst erzeugt wird und dadurch unter Umständen wegen Netzüberlastung nicht abgenommen werden kann. Ein Energiespeichersystem bietet die Möglichkeit, Stromangebot und nachfrage aufeinander abzustimmen, und dient der Netzstabilisierung bei schwankender Einspeisung. Der Haupt-Absatzmarkt besteht daher in Energienetzbetriebern und Betreibern von Wind- oder Solarkraftwerken.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für die Vermarktung der kryogenen Rankine-Anlage als Komponente eines Flüssigluft-Energiespeichers steht mit der Firma KAEFER Isoliertechnik GmbH & Co. KG mit Sitz in Bremen ein Industriepartner zur Verfügung. Der Entwicklungsgegenstand ist durch das europäische Patent EP000002634383 (Verfahren und Anordnung zur Speicherung von Energie) geschützt. Anfragen hinsichtlich Prototypenbau oder Technologietransfer können fortlaufend am ILK Dresden bearbeitet werden. Darüber hinaus können Anpassungsberechnungen zum Einsatz der FLES Turbine für verschiedene Leistungsgrößen vorgenommen werden.