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Abgeschlossenes Verbundprojekt: Stromspeicherung über adiabatische Luftkompression

Das Bild zeigt schematisch den Entladevorgang eines adiabatischen Druckluftspeicherkraftwerks.

Fortschrittliche adiabatische Druckluftspeicherkraftwerke können einen Wirkungsgrad von bis zu 75 Prozent erreichen und sind eine Alternative zu Pumpspeicherkraftwerken.

​Mittels Simulationen und Experimenten sowie einer Nachhaltigkeitsbewertung hat das NFP-70-Verbundprojekt «Stromspeicherung über adiabatische Luftkompression» adiabatisch komprimierte Luftspeicherkraftwerke mit einer kombinierten Speicherung von sensibler und latenter Wärme in Felskavernen untersucht.

Die Forschenden am Institut für Energietechnik der ETH Zürich gewannen unter Leitung von Prof. Aldo Steinfeld folgende Erkenntnisse:

  1. Die technische Machbarkeit von adiabatischen KLSKW wurde durch Experimente mit der weltweit ersten Pilotanlage nachgewiesen. In der Anlage wurde die Speicherung mit kombinierter sensibler und latenter Wärme in einer Felskaverne durchgeführt und ein Wirkungsgrad von 63-74 Prozent erreicht.
  2. Die kombinierte Wärmeenergiespeicherung wurde bei Temperaturen von bis zu 566°C getestet. Durch den latenten Teil verringerte sich der Temperaturabfall während der Entladung.
  3. Die Zersetzung der verkapselten Phasenwechsel-Materialien (PCM) wurde experimentell und numerisch beschrieben und es wurden Vermeidungsstrategien auf der Grundlage einer Diffusionsbarriere aus Keramik entwickelt.
  4. Es wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches das dynamische Verhalten einer vollständigen adiabatischen KLSKW-Anlage simuliert. Bestandteil des Modells sind realistische Teilmodelle für die Hauptkomponenten der Anlage.
  5. Adiabatische KLSKW und PSW schneiden hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Klimaerwärmung und die Ökosysteme ähnlich ab. Die Wirtschaftlichkeit von adiabatischen KLSKW-Anlagen hängt stark von den zugrunde gelegten Annahmen ab.