7. Wissenschaftstag Vattenfall 
Stromspeicher – Schlüssel zur Energiewende 
Speichertechnologien im Überblick 
A. Kratzsch
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Gliederung 
1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 
2. Einteilung von Energiespeichern 
3. Bedarf an Energiespei...
Quan%fizierte 
Ziele 
Energiekonzept 
2020 
2030 
2040 
2050 
Minderung 
der 
THG-­‐Emissionen 
(bezogen 
auf 
1990) 
-­‐4...
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Ausgangssituation 
§ Zielstellung: Äquivalenz zwischen Elektroenergienachfrage und 
-angebot. 
§ Es existieren entspr...
Residuallast 2020 Residuallast 2030 Residuallast 2050 
Quelle: [BMU2012] S.202-204 Quelle: [BMU2012] S.202-204 Quelle: [BM...
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Gliederung 
1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 
2. Einteilung von Energiespeichern 
3. Bedarf an Energiespei...
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Einteilung von Speichertechnologien 
§ Einteilung nach Energieform 
Energiespeicher 
Mechanische 
• Pumpspeicher 
KW 
...
Abb. 3: KW HUNTORF und Luftspeicher-Gasturbinengruppe (Quelle: BBC1980) 
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Einteilung von Speichertechnologien 
§ Beispi...
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Gliederung 
1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 
2. Einteilung von Energiespeichern 
3. Bedarf an Energiespei...
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Bedarf an Energiespeichern 
§ Energiespeicher müssen in der Lage sein Systemdienstleistungen zu 
erbringen bzw. bishe...
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Bedarf an Energiespeichern 
Kapazität 
Dynamik 
Zyklenstabilität 
Teillasfähigkeit 
Standzeit 
29.10.2014 
A. 
Kratzsc...
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Bedarf an Energiespeichern 
§ Beiträge ausgewählter Energiespeicher zu Systemdienstleistungen: 
Schwungmassen-­‐ 
spe...
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Gliederung 
1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 
2. Einteilung von Energiespeichern 
3. Bedarf an Energiespe...
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Wissenscha@stag 
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Folgen für Großkraftwerke b...
Reaktions-wärmespeicher 
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Flexibles Kraftwerk 
TES 
Sensible 
Wärmespeicher 
Flüssig 
Fest 
Latente 
Wärmespeicher 
Übe...
Flexibles Kraftwerk 
Stand 
der 
Technik 
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Leistungsanpassung 
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bis 
600°C 
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Sensible Wärmespeicher: Fluidspeicher mit Flüssigsalz 
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Sensible Wärmespeicher: Feststoffspeicher mit N4-Beton DLR 
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Latente Wärmespeicher: Salz NaNo3 
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Flexibles Kraftwerk 
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Flexibles Kraftwerk 
§ Erhöhung der vorhandenen thermisch nutzbaren Speicherkapazitäten im 
Kraftwerksprozess durch I...
PND: Parallelschaltung zur ND-Turbine, Fernwärmespeicherung 
§ Substitution ND-Turbine 
§ T = 270-280 °C 
§ ΔT = 240-26...
RES: Reihenschaltung zur Erhöhung vorhandener Speichermassen 
§ Speicherkapazitäten als 
Dämpfungsglied 
§ TFD = 555 °C ...
N4-­‐Beton 
DLR 
Wasser 
Siedelinie 
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Siededruck 
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Flexibles Kraftwerk 
§ Ideal...
Flexibles Kraftwerk 
§ Bewertungskriterien für die Auswahl thermischer Energiespeicher zum 
29.10.2014 
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Flexibles Kraftwerk 
Medium 
Art 
Speicherkapazität 
160-­‐270 
°C 
[kWh/m3] 
Kostenfaktor 
bezogen 
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Wasser 
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Flexibles Kraftwerk 
§ Qualitativer Vergleich zwischen bisherigem Kraftwerksprozess und 
flexibilisiertem Kraftwerksp...
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Gliederung 
1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 
2. Einteilung von Energiespeichern 
3. Bedarf an Energiespe...
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Zusammenfassung 
§ Deutschland steht vor einem signifikanten Umbau des Energieversorgungs-systems. 
§ Aufgrund des r...
Merkmale: 
§ Nachbildung kraftwerksrelevanter Wasser- 
Dampf-Prozesse bis max. 350 °C und 160 bar 
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[0018] DLR: „Schlussbericht Forschungsvorhaben WANDA WESPE-Speichertechnologie für ANDASOL“; 
[0038] Laing et al: „Test an...
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Stromspeicher – Schlüssel zur Energiewende

  1. 1. 7. Wissenschaftstag Vattenfall Stromspeicher – Schlüssel zur Energiewende Speichertechnologien im Überblick A. Kratzsch
  2. 2. 2 Gliederung 1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 2. Einteilung von Energiespeichern 3. Bedarf an Energiespeichern 4. Flexibles Kraftwerk 5. Zusammenfassung 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  3. 3. Quan%fizierte Ziele Energiekonzept 2020 2030 2040 2050 Minderung der THG-­‐Emissionen (bezogen auf 1990) -­‐40% -­‐55% -­‐70% -­‐80 bis § Umbau der Energieversorgung zu einem regenerativ dominierten Energiesystem § Problematik: – Fluktuierende Einspeisung aus Erneuerbaren Energien (EE) – Synchronisierung von EE-Angebot und Netzlast 95% Mindest-­‐Anteil der EE am Bru9o-­‐Endenergieverbrauch 18% 30% 45% 60% Mindest-­‐Anteil der EE am Bru9ostromverbrauch 35% 50% 65% 80% Minderung des Primärenergieverbrauchs -­‐20% -­‐50% Minderung des Stromverbrauchs -­‐10% -­‐25% Minderung des Endenergieverbrauchs Verkehr -­‐10% -­‐40% Reduzierung des Wärmebedarfs (2020) bzw. des -­‐20% -­‐80% Primärenergiebedarfs (2050) von Gebäuden AtomenergieaussZeg 2022 3 Ausgangssituation 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  4. 4. 4 Ausgangssituation § Zielstellung: Äquivalenz zwischen Elektroenergienachfrage und -angebot. § Es existieren entsprechende Stelleinrichtungen im Verbundnetz: – bestehender fossiler und nuklearer Kraftwerkspark – Gasturbinenkraftwerke (schnellstartfähig) – Pumpspeicherkraftwerke – Druckluftspeicherkraftwerk (HUNTORF) § Durch den fortschreitenden Zubau Erneuerbarer Energien reicht der Stellbereich und die Stellgeschwindigkeit bestehender Stelleinrichtungen nicht mehr aus è instabiles Verbundnetz Abb. 1: KKW Krümmel, KW Boxberg (Quelle: Vattenfall) 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  5. 5. Residuallast 2020 Residuallast 2030 Residuallast 2050 Quelle: [BMU2012] S.202-204 Quelle: [BMU2012] S.202-204 Quelle: [BMU2012] S.202-204 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 5 Entwicklung der Residuallast 2020 bis 2050 nach Studie BMU2012, Szenario 2011A Grundlast verschwindet mit zunehmender Einspeisung aus EE zunehmend hochflexibler wirtschaftlicher Kraftwerkspark für Spitzenlastdeckung mit hohen Lastgradienten und gesicherter Leistung (Backup) notwendig 2050 Speicherkapazität ≈ flexible Erzeugungskapazität Abb. 2: Residuallast 2020, 2030, 2050 (Quelle: BMU) Ausgangssituation
  6. 6. 6 Gliederung 1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 2. Einteilung von Energiespeichern 3. Bedarf an Energiespeichern 4. Flexibles Kraftwerk 5. Zusammenfassung 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  7. 7. 7 Einteilung von Speichertechnologien § Einteilung nach Energieform Energiespeicher Mechanische • Pumpspeicher KW • Drucklu@speicher (CAES, AA CAES, ADELE) • Schwungräder (DYNASTORE) Chemische • Elektrochemische Ba9erien • Brennstoffe • Elektrolyse (Power-­‐to-­‐Gas) Biologische • Biopolymere (nachwachsende Rohstoffe) • Erdöl, Kohle, Erdgas (fossile) Elektrische • Kondensator • Superkondensator • Ba9erien § Einteilung entsprechend Speicherdauer (Lang-/Kurzzeitspeicher) § Einteilung hinsichtlich der Bewertungskriterien für Speicher § Einteilung hinsichtlich der möglichen Beiträge zu Systemdienstleistungen 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall Thermische • Sensible Wärmespeicher • Latente Wärmespeicher • Thermochemische Wärmespeicher
  8. 8. Abb. 3: KW HUNTORF und Luftspeicher-Gasturbinengruppe (Quelle: BBC1980) 8 Einteilung von Speichertechnologien § Beispiel: Druckluftspeicher HUNTORF § Inbetriebnahme 1978 als kombiniertes Druckluft-speicher- und Gasturbinenkraftwerk mit einer Leistung von 321 MWel. § Zur Druckauflastung der Kaverne (72.000 t Press-luft bei 72 bar) ist eine elektrische Arbeit von 480 MWh erforderlich. § Die Kaverne ersetzt den klassischen Verdichter der Gasturbine. § Die Beladung erfolgt zu Schwachlastzeiten, die Entladung zu Spitzenlastzeiten. § Es sind 120 min. Volllastbetrieb bei voll geladener Kaverne möglich (danach Gleitdruckbetrieb). § Vergleich: 40 min. Volllastbetrieb ohne Kaverne bei identischer Gasmenge 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  9. 9. 9 Gliederung 1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 2. Einteilung von Energiespeichern 3. Bedarf an Energiespeichern 4. Flexibles Kraftwerk 5. Zusammenfassung 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  10. 10. 10 Bedarf an Energiespeichern § Energiespeicher müssen in der Lage sein Systemdienstleistungen zu erbringen bzw. bisherige Systemdienstleister dahingehend unterstützen/ ertüchtigen! § Systemdienstleistungen – Frequenzhaltung • Momentanreserve • Primärregelleistung • Sekundärregelleistung • Minutenreserve – Spannungshaltung – Versorgungswiederaufbau – Betriebsführung § Entsprechend werden Anforderungen an Speicher gestellt. 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  11. 11. 11 Bedarf an Energiespeichern Kapazität Dynamik Zyklenstabilität Teillasfähigkeit Standzeit 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ökologische/ ökonomische Aspekte gesellscha@liche Akzeptanz § Anforderungen an Stromspeicher im Verbundnetz (Auszug)
  12. 12. 12 Bedarf an Energiespeichern § Beiträge ausgewählter Energiespeicher zu Systemdienstleistungen: Schwungmassen-­‐ speicher Ba9erien Pumpspeicher-­‐ kra@werke 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall Power-­‐to-­‐Gas Gas-­‐to-­‐Power Momentan-­‐ reserve Primärregel-­‐ leistung Sekundär-­‐ regelleistung Minuten-­‐ reserve Bewertung: § Hohe Investitionskosten für die Realisierung von Stromspeichern als Stell-einrichtungen im Verbundnetz. § Erforderliche dezentrale Strukturen führen zu einem hohen informations-technischen Aufwand.
  13. 13. 13 Gliederung 1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 2. Einteilung von Energiespeichern 3. Bedarf an Energiespeichern 4. Flexibles Kraftwerk 5. Zusammenfassung 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  14. 14. 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 14 Folgen für Großkraftwerke bis 2030 durch den zunehmenden Ausbau der EE § volatile Spitzen durch EE-Einspeisung nehmen zu § zeitweise Vollversorgung durch EE § starker Anstieg des Spitzenlastbedarfs § schrittweise Abnahme der Deckung des Grundlastbedarfs durch Bestandskraftwerke § steigender Bedarf an Regelenergie § An- und Abfahrprozesse nehmen stark zu § hohe Lastgradienten § Zunahme von Lastwechselfahrweisen § erhöhte Belastung der Bauteile Mögliche Residuallast 2030 Quelle: [BMU2012] S.202-204 Flexibles Kraftwerk Abb. 4: Simulierter Verlauf der Residuallast für zwei Wochen in 2030 Ø Ertüchtigung von bestehenden Stelleinrichtungen (Bestandskraftwerken) in Hinblick auf Stellgeschwindigkeit und Stellbereich. Ø Integration thermischer Energiespeicher (TES) in den Kraftwerksprozess.
  15. 15. Reaktions-wärmespeicher 15 Flexibles Kraftwerk TES Sensible Wärmespeicher Flüssig Fest Latente Wärmespeicher Übergang fest-­‐ flüssig Übergang flüssig-­‐ gasf. Thermochemische Wärmespeicher Sorp6ons-­‐ speicher Reak6ons-­‐ wärme speicher Fluidspeicher Dampfspeicher Feststoffspeicher Latentwärmespeicher Ad- u. Absorptions-speicher 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall AB+ΔHR A+B-ΔHR Hoch Entwicklungsstand Niedrig Niedrig Speicherdichte Hoch
  16. 16. Flexibles Kraftwerk Stand der Technik -­‐ gute Leistungsanpassung -­‐ bis 600°C je nach Medium Stand der Technik -­‐ Speicherung bei kleinem ΔT -­‐ 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall Druckbehälter -­‐ Temperatur-­‐ und Druckniveau nicht konstant 16 Speicherkonzepte T > 150°C Prinzip Typ. Speichermed. Vorteile Nachteile Fluidspeicher Speicherung sensibler Wärme in flüssigem Speichermedium, direkt o. indirekt -­‐ Zwei-­‐Tank-­‐System -­‐ Ein-­‐Tank-­‐Schicht-­‐System -­‐ Thermoöl -­‐ Druckwasser -­‐ Flüssigsalz -­‐ -­‐ Druckbehälter (Wasser) -­‐ hohe Wärmeverluste -­‐ Wärmeüberganswiderst. -­‐ Temperaturniveau nicht konstant Dampfspeicher Speicherung sensibler Wärme in Druckwasser, Phasenwechsel Wärmeträger bei Be-­‐ und Entladung (Ruths-­‐Speicher) -­‐ Druckwasser -­‐ Abdeckung von Leistungsspitzen -­‐ Speichermedium günsZg -­‐ bis 374°C bei 221bar -­‐ Feststoffspeicher Speicherung sensibler Wärme in festem Speichermedium mit integriertem Wärmeübertrager -­‐ Beton -­‐ (Stein, Metalle) -­‐ kein Druckbehälter -­‐ preiswertes Speichermed. -­‐ bis 550°C -­‐ Pilotprojektstadium -­‐ geringe Wärmeleif. -­‐ Leistungsanpassung Latentwärmespeicher Isotherme Speicherung latenter Wärme in einem Medium mit Phasenwechsel (PCM) während Be-­‐ und Entladung -­‐ Tech. Salze -­‐ Metalle und Legierungen -­‐ hohe Speicherdichte -­‐ kein Druckbehälter -­‐ bis 1000°C -­‐ Pilotprojektstadium -­‐ z.T. geringe WärmeleiW. -­‐ Kosten Speichermedium Ad-­‐/AbsorpZonsspeicher Speicherung phys. Bindungswärme durch Ausheizung eines, an einem festen bzw. flüssigen Stoff A angelagerten bzw. gelösten Stoffes B -­‐ Natronlauge -­‐ Zeolith -­‐ Silikagel -­‐ Metallhydride -­‐ Nutzung KondensaZonswärme -­‐ Temperaturhub möglich -­‐ keine Wärmeverluste -­‐ 150 bis 300°C -­‐ z.T. Pilotprojektstadium -­‐ Druckabhängig -­‐ geringe Wärmeleif. -­‐ evtl. Reaktor notwendig ReakZonswärmespeicher Speicherung chem. ReakZonswärme durch Aufspaltung eines Stoffes AB unter Wärmezufuhr in die separierten Stoffe A und B -­‐ Ammoniaksynt. -­‐ DehydraZsieru. /Decaboxillieru. von Metallen -­‐ höchste Speicherdichte -­‐ keine Wärmeverluste -­‐ 250 bis 950°C -­‐ Laborstadium -­‐ Zyklenstabillität AB+ΔHR A+B-ΔHR -­‐ Reaktor notwendig
  17. 17. Sensible Wärmespeicher: Fluidspeicher mit Flüssigsalz 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 17 Beispiel: Solar Two § Anwendungen mit großen Temperaturspreizungen § 1400 Tonnen 60 % NaNO3 + 40 % KNO3 § „kalter“ Tank: 290 °C, Material: Stahl § „heißer“ Tank: 565 °C, Material: Edelstahl § Speicherkapazität: 110 MWh (35,5 MW x 3 h) § Speicherdichte: ca. 0,56 kWh/m³K § Ø Wärmeverlustleistung ca. 200 kW § Dämmung: „Foamglas“ + Firebricks Quelle: [0231], [0189], [0186] 11,6m 7,8m 8,4m Flexibles Kraftwerk Abb. 5: Kraftwerk Solar Two im Bild und schematisch (Quelle: 0231)
  18. 18. Sensible Wärmespeicher: Feststoffspeicher mit N4-Beton DLR 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 18 Beispiel: Plataforma Solar de Almería, Spanien, (Pilotanlage) § Anwendungen mit großen Temperaturspreizungen § Temperaturen von 200 °C bis 500 °C § Speicherkapazität: ca. 1 MWh § Speicherdichte: ca. 0,63 kWh/m³K § Ø Wärmeverlustleistung ca. 9 kW § Wärmeübertrager im Beton integriert § Dämmung durch 400 mm Mineralwolle § hohes Kostensenkungspotenzial durch höhere Wärmeleitfähigkeit im Speicher-medium Quelle: [0060] 1,7m 1,3m 8,37m Quelle: [0053], [0060] Flexibles Kraftwerk Quelle: [0018] Abb. 6: Betonspeicher im Bild und schematisch
  19. 19. Latente Wärmespeicher: Salz NaNo3 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 19 Beispiel: Carboneras Spanien (Pilotanlage) § Anwendungen mit kleinen Temperaturspreizungen § Phasenwechseltemperatur 306 °C § Nutzung Schmelzwärme NaNO3 zur Verdampfung Speicher = Dampferzeuger! § Speicherkapazität: ca. 0,72 MWh (0,24 MW x 3 h) § Speicherdichte: ca. 84 kWh/m³ (Schmelzwärme) § Wärmeübertrager integriert § konstante Entladetemperatur § Dämmung durch 400 mm Mineralwolle § hohes Kostensenkungspotenzial durch höhere Wärmeleitfähigkeit im Speichermedium Quelle: [0038], [0071] Flexibles Kraftwerk Abb. 7: Salzspeicher im Bild und schematisch (Quelle: 0036)
  20. 20. Flexibles Kraftwerk 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 20 Identifikation vorhandener nutzbarer thermischer Speicher im Kraftwerksprozess. Abb. 8: Schematische Darstellung eines Kraftwerksprozesses (Quelle: 0231)
  21. 21. 21 Flexibles Kraftwerk § Erhöhung der vorhandenen thermisch nutzbaren Speicherkapazitäten im Kraftwerksprozess durch Integration thermischer Energiespeicher. Hydraulische Grundschaltungen thermischer Energiespeicher: § Parallelschaltung § Reihenschaltung Prinzipiell nutzbare Energieströme: § Frischdampf § Abdampf HD-Teil § Anzapfdampf HD-, MD, ND-Teil § Speisewasser HD-Vorwärmung § Speisewasser Speisewasserbehälter § Speisewasser ND-Vorwärmung 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  22. 22. PND: Parallelschaltung zur ND-Turbine, Fernwärmespeicherung § Substitution ND-Turbine § T = 270-280 °C § ΔT = 240-260 K § p = 4-6 bar § Δp = 4-6 bar § Einspeicherung von Entnahmedampf § Ausspeicherung von Fernwärme § Speicherauslegung abhängig von Lastkurve Fernwärme 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 22 Flexibles Kraftwerk Abb. 9: Schematische Darstellung eines Kraftwerksprozesses mit thermischem Energiespeicher im Fernwärmesystem
  23. 23. RES: Reihenschaltung zur Erhöhung vorhandener Speichermassen § Speicherkapazitäten als Dämpfungsglied § TFD = 555 °C § TSW = 240-270 °C § p = 155-300 bar 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 23 Flexibles Kraftwerk Abb. 10: Schematische Darstellung eines Kraftwerksprozesses mit thermischem Energiespeicher in der Frischdampfstrecke
  24. 24. N4-­‐Beton DLR Wasser Siedelinie NaNO3 Siededruck 0 100 200 300 400 500 600 24 Flexibles Kraftwerk § Idealisierte Darstellung der temperaturabhängigen Speicherdichte verschiedener Speichermedien 10bar 46bar 221bar 129bar 1bar 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 gespeicherte Energie in kWh/m³ Temperatur in °C 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  25. 25. Flexibles Kraftwerk § Bewertungskriterien für die Auswahl thermischer Energiespeicher zum 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 25 Temperaturniveau Speicherkapazität Zyklenstabilität Wärmeleifähigkeit Druckabhängigkeit Korrosion ökologische/ ökonomische Aspekte VolumendilataZon Einsatz im Kraftwerksprozess (Auszug).
  26. 26. 26 Flexibles Kraftwerk Medium Art Speicherkapazität 160-­‐270 °C [kWh/m3] Kostenfaktor bezogen auf Wasser [-­‐] Therminol72 Flüssigkeit 64 190 N4-­‐Beton DLR Feststoff 70 10 Wasser Flüssigkeit 83 1 Hitec (flüssig) Flüssigkeit 97 136 NaNO3+KNO3 60/40 PCM 118 75 Gussstahl Feststoff 143 2100 AlCl3 PCM 268 2500 LiNO3 PCM 372 10000 § Wasser wird als am besten geeignet bewertet! § Wasser ist bereits im Kraftwerksprozess vorhanden. § Für die Integration sind keine zusätzlichen Wärmeübertrager erforderlich (maßgeblicher Beitrag zum Exergieerhalt der eingespeicherten Energie). 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  27. 27. 27 Flexibles Kraftwerk § Qualitativer Vergleich zwischen bisherigem Kraftwerksprozess und flexibilisiertem Kraftwerksprozess. qualitativer Lastverlauf qualitativer Lastverlauf mit Speicher 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall Quelle: [0173] 100 40 24 Tagesstunden Block-Last in % Beispielhafter Block-Lastverlauf 2 3 3 Block-Last in % Regelenergiebereitstellung 100 40 IST SOLL Primär- u. Sekundär-regelleistung Lastregelbereich 4 4 1 Mindestlastabsenkung (P < 40 %) Überlasfähigkeit (P > 100 %) Erhöhung Laständerungsgeschwindigkeit (P/min.) Erhöhung Regelenergiebereitstellung 1 2 3 4
  28. 28. 28 Gliederung 1. Ausgangssituation – Warum Energiespeicher? 2. Einteilung von Energiespeichern 3. Bedarf an Energiespeichern 4. Flexibles Kraftwerk 5. Zusammenfassung 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  29. 29. 29 Zusammenfassung § Deutschland steht vor einem signifikanten Umbau des Energieversorgungs-systems. § Aufgrund des rasanten Zubaus von Erneuerbaren Energien ist davon auszu-gehen, dass zukünftig die bestehenden Stelleinrichtungen an ihre Leistungs-grenzen kommen und die Netzstabilität nicht sicherstellen können. § Stromspeicher sind geeignet, Systemdienstleistungen zu erbringen und kön-nen damit als Stelleinrichtung im Verbundnetz eingesetzt werden. § Der Aufbau der erforderlichen Infrastruktur ist mit hohen Kosten und langen Zeiträumen verbunden. § Bestandskraftwerke garantieren schon jetzt die Stabilität des Verbundnetzes. § Die weitere Flexibilisierung der Kraftwerksanlagen durch die Integration ther-mischer Energiespeicher leistet einen Beitrag zur Erweiterung der Stellmög-lichkeiten der Kraftwerke. 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  30. 30. Merkmale: § Nachbildung kraftwerksrelevanter Wasser- Dampf-Prozesse bis max. 350 °C und 160 bar § universelle Schnittstelle für die Integration externer Untersuchungsgegenstände § max. 0,1 kg/s Dampf, 0,5 kg/s Speisewasser § korrosionsbeständige Ausführung Untersuchungsschwerpunkte: § Analyse kraftwerksrelevanter Prozesse § Integration thermischer Energiespeicher in den Kraftwerksprozess § Einzeleffektanalysen 30 Ausblick Energieeffizienzsteigerung in thermischen Energieanlagen 29.10.2014 Versuchsanlage THERESA A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  31. 31. [0018] DLR: „Schlussbericht Forschungsvorhaben WANDA WESPE-Speichertechnologie für ANDASOL“; [0038] Laing et al: „Test and Evaluation of a thermal energy storage system for direct steam generation“; [0071] Steinmann, Schulte, Scherrer: „EVA Thermische Energiespeicherung zur Verstromung diskontinuier-licher [0126] Kurt, Greiner, Kallina: „Verbesserung des Regelverhaltens von Dampfkraftwerksblöcken“; STEAG [0173] Schüle, V.: „Betriebsflexibilität“; Alstom; 2011; Legin, M.: „Thermische Energiespeicherung für DKW; [0186] Pacheco, Kelly, Herrmann, Cable, Mahoney, Price, Blake, Nava, Potrovitza: „Engineering aspects of [0231] Pacheco J.: „Final test and evaluation results from the solar two project“, SNL; 2002 [SRU2011] Sachverständigenrat für Umweltfragen: „Wege zur 100% erneuerbaren Stromversorgung Sonder-gutachten“; erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global“; März 2012 31 Quellen DLR; 2007 [0036] Laing, Bahl, Bauer, Lehmann, Steinmann: „Thermal energy storage for direct steam generation“; ELSEVIER; 2010 SolarPACES 2011, Spanien [0053] Laing, Bahl, Bauer, Fiss, Breidenbach, Hempel: „High-Temperature Solid-Media Thermal Energy Storage for Solar Thermal Power Plants “; 2011 [0060] Laing, Hempel, Stückle: „CONCRETE THERMAL ENERGY STORAGE FOR SOLAR THERMAL POWER PLANTS AND INDUSTRIAL PROCESS HEAT “; 2009 Abwärme “; 2010 Energy Services; 2009 Alstom; 2011 a molten salt heat transfer fluid in a trough solar field“; ELSEVIER; 2003 [0189] Herrmann , Kelly, Price: „ Two-tank molten salt storage for parabolic trough solar“; ELSEVIER; 2004 Januar 2011 [BMU2012] Arbeitsgemeinschaft IWES, DLR, IFNE: „Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der [BBC1980] Sonderdruck aus Brown Boveri Mitteilungen Band 67, Heft 8/1980, Seite 465 bis 473 [EFZN2013] efzn: „Eignung von Speichertechnologien zum Erhalt der Systemsicherheit“, Goslar, 2013 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall
  32. 32. 29.10.2014 A. Kratzsch | Hochschule Zi9au/Görlitz | 7. Wissenscha@stag Va9enfall 32 Vielen Dank für Ihr Interesse! Kontakt: Ansprechpartner/-in: Prof. A. Kratzsch Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik Fachgebiet Messtechnik / Prozessautomatisierung Telefon: +49 3583 - 611282 Telefax: +49 3583 - 611288 E-Mail: A.Kratzsch@hszg.de Web: www.hszg.de/ipm Hausanschrift: Hochschule Zittau/Görlitz IPM Theodor-Körner-Allee 16 02763 Zittau

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