Wie Druckluft könnte die Zukunft macht

Anmerkung der Redaktion: Jeden Mittwoch LiveScience prüft die Lebensfähigkeit der neuen Energietechnologien – die Kraft der Zukunft. Dies ist die erste Rate.

Windkraft ist unzuverlässig. Niemand kann den Wind drehen, jedesmal Stromnachfrage Gipfeln. So sind einige Dienstprogramme auf der Suche nach Wegen, um die Windenergie Flasche und u-Bahn für die spätere Verwendung zu speichern.

"Der Wind weht einiges an 2 am Morgen, so macht es Sinn, speichern und verwenden Sie es bei 5 am Nachmittag, wenn jeder kommt, von der Arbeit," sagte Georgianne Peek der Sandia National Laboratories in New Mexico.

Druckluft-Energiespeicherung (CAES) nutzt Nachtstrom von Windparks oder anderen Quellen an der Pumpe Luft u. Die Hochdruck-Luft wirkt wie eine riesige Batterie, die bei Bedarf eine Gasturbine und Strom freigesetzt werden kann.

Allerdings ist ein guter Teil der eingesetzten Energie in diesem Prozess, Zugänglichmachung CAES eines der wenigsten effizienten Storage-Technologien verloren.

"Niemand will wirklich Strom zu speichern, es sei denn, sie haben", sagte Roland Marquardt von RWE Power, einem deutschen Energieversorger.

Also, RWE und General Electric (GE) hat kürzlich Pläne angekündigt, eine neue Art von CAES-Technologie effizienter sein wird, als auch mit Null Emissionen von Treibhausgasen zu entwickeln.

Verstauen

Speichern von Nachtstrom ist nicht neu. Bei weitem ist die gebräuchlichste Methode, Wasser bis zu einem erhöhten Reservoir zu Pumpen und dann loslassen um einen elektrischen Generator zu fahren, wenn Nachfrage fordert.

Einmal "aufgeladen", diese gepumpt hydro-Systeme – davon rund 300 weltweit existieren – können 1.000 Megawatt Strom für mehrere Stunden zu liefern. Jedoch sagte nur wenige Orte mit Wasser und die richtige Topographie gelassen werden, es Marquardt.

CAES können rund 100 Megawatt Strom für mehrere Stunden zu liefern, und die benötigten geologischen Formationen (verlassenen Minen, Salzkavernen, Grundwasserleiter) finden Sie auf der ganzen Welt.

Andere Speichergeräte, wie Batterien und Schwungräder, nicht fast die gleiche Menge an Energie speichern und sind sehr viel teurer als CAES anzubringen.

Derzeit gibt es nur zwei operative CAES Einrichtungen in Deutschland und Alabama. Beide verwenden Salzkavernen mit mehreren Hunderttausende Kubikmeter Raum (etwa dem Volumen von 100 Olympia-Schwimmbecken).

Mit Nachtstrom, Luft wird komprimiert, um rund 1.000 Psi (oder 70mal atmosphärischer Druck), das wirft seine Temperatur auf mehr als 600 Grad Celsius (1.100 Grad Fahrenheit). Dies ist viel zu heiß, um unter der Erde zu Pumpen, so dass die Luft auf etwa 50 Grad Celsius (120 Grad Fahrenheit) gekühlt wird.

Leider muss die Luft auf Release aufgewärmt werden, um eine Turbine zu drehen. Diese zusätzlichen Aufwärmen Energie (in der Regel durch die Verbrennung von Erdgas zur Verfügung gestellt) bedeutet CAES hat einen relativ geringen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent: für jede Kilowattstunde Energie gehen in nur 0,5 kWh Energie herausgenommen werden kann.

"CAES ist eine bekannte Technik, aber es ist im Moment aufgrund ihrer geringen Effizienz nicht wirtschaftlich", sagte Marquardt.

Halten die Hitze

Um die Effizienz zu verbessern, arbeiten RWE und GE an einem neuen Design namens erweiterte adiabatischen CAES (AA-CAES), in denen die Wärme, die während der Kompression der Luft entzogen wird gespeichert und später verwendet, um das Gas wieder aufzuwärmen, da er leer ist.

"In diesem Fall die Luft ist heiß genug, um eine Luftturbine fahren ohne Abgase,", sagte Marquardt.

Die Effizienz um 70 Prozent gesteigert werden würde, und wenn in Kombination mit Windkraft eine AA-CAES-System kein Kohlendioxid, ein wichtiger Motor für die globale Erwärmung.

RWE und GE machen momentan eine Machbarkeitsstudie, die insbesondere mit Blick auf welches Material am besten wäre für die immense Wärme speichern. Marquardt denkt die wahrscheinliche Wahl keramischen Ziegeln sein wird, aber eine alternative Lösung ist ein Bett von Felsen Kieselsteine.

Sobald die technischen Schwierigkeiten alle ausgebügelt sind, Marquardt erwartet ein erstes Demonstrationsprojekt – Lieferung von rund 30 Megawatt Leistung – irgendwann um 2012. Das zukünftige Ziel soll eine AA-CAES-Anlage haben, die 10 Zeiten, die angeben kann.

Grün-Aktivierung

In den Vereinigten Staaten traditionelle CAES wird von mehreren Unternehmen geprüft, aber nur ein neues Projekt, die Iowa Lagerung Energy Park (ISEP) ist in der Planungsphase. Finanziert durch eine Gruppe von Stadtwerken, würden ISEP genug Wind und Off-Peak Energie 270 Megawatt Strom für 16 Stunden pro Tag liefern speichern.

Da CAES die Leistung aus einer Variable Quelle stabilisieren kann, könnte es helfen, Windenergie attraktiver zu machen. Aber CAES "muss nicht mit erneuerbaren Energien, eine grüne Technologie gekoppelt werden," sagte Peek.

Sie erklärte, dass CAES Nachtstrom aus traditionellen Kohle befeuerten Kraftwerken auch speichern können. Dadurch können die Pflanzen in einem gleichmäßigen Tempo optimal laufen, anstatt Rampen rauf und runter auf Nachfrage der Verbraucher. Und dieser stetige Tempo bedeutet weniger CO2-Emissionen.

"Ich mag sagen, dass CAES ein grün-enabling Technology ist", sagte Peek.

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