Stromspeicherung durch Erdwärmenutzung

An Bundesministerium für Bildung , Wissenschaft, Forschung und Technologie

Es wird beantragt, bei folgendem Konzept zur Energiespeicherung die Kosten für die thermodynamischen Berechnungen, die Investitionsberechnungen und Amortisationsberechnungen zu übernehmen. Es wird beantragt die Zusammenarbeit mit der englischen Firma " Highview Power" zu suchen, die offensichtlich mit einem ähnlichen Konzept erfolgreich auf dem Markt ist, um diesbezüglich Kosten zu sparen.
Es wird hiermit vorgeschlagen, die Kapazität einer Anlage von mindestens 30 MW elektrische Leistung für einen Zeitraum von mindestens 72 Stunden zu berechnen.
Folgende Gründe sprechen dafür, die dargestellte Option zur Stromspeicherung durchrechnen zu lassen:
1---In der Studie : „ Liquid air in energie and transport systems“ u.a. von der Messer group wird deutlich, dass sich flüssiger Stickstoff, zumindest in stationären Systemen, durchaus als Energeiespeicher rechnen kann. Die Energiedichte von flüssigem Stickstoff mit 1,56 KW pro Liter liegt immer noch deutlich über der Energiedichte von Batterien.
2---Wasser ist ein sehr guter Wärmespeicher und wird selbst in saisonalen Speichern als Energiespeicher vielfach erfolgreich eingesetzt.
3---Die Nutzung der Erdwärme unterhalb der Dampfschwelle spielt bisher nur bei der Wärmeversorgung ( auch Kühlung) von Gebäuden / Gemeinden eine Rolle.
4---Vergleichbare Aquifäre, wie die, die die im Raum München erheblich zur Wärmeversorgung der Stadt beitragen, gibt es In erheblicher Zahl vor allem im Norddeutschen Becken. Die mit dem Doublettensystem betriebenen Anlagen um München erzeugen bei einer sehr unterschiedlichen Wärmeleistung zwischen 4 MW und 38 MW durchschnittlich eine von 16 MWh Wärmeleistung. Die Förderrate beträgt durchschnittlich 95 l/s. Diese Anlagen werden aber ohne zusätzlichen Wärmespeicher betrieben. Die Sromproduktion vergleichsweise gering.
5--- Geht man von den oben erwähnten Durchschnitt von 16 MWh aus, so ergäben sich durch die beschriebene durchschnittliche Förderrate und einem Speicher von z.B. 25.000 m³ ( 50x25x20m oder 100x24x10 m) eine thermische Speichereistung von 1150 MW in drei Tagen. Nach Abzug der hier geschätzten relativ hohen Energieverluste durch Speicherung, Wärmetauscher (10%) , Turbine (50%) und Generator (2%) und weiteren Verlusten ergäbe sich ein Wirkungsgrad von hier geschätzten 30%. Dieses entspräche wiederum einer elektrischen Leistung von bis zu 14,5 MWh, je nach genutztem Zeitfenster, in diesem Bereich der Anlage für drei Tage. Hinzu käme eine elektrische Leistung von knapp 5 MWh durch die parallel laufende Geothermie.
Somit wird die elektrische Kapazität einer hier angedachten Anlage wesentlich durch die Förderrate, die Temperatur des Wassers, die Größe der vorherigen Speicherung und dem gesteuerten Durchsatz im Wärmetauscher bestimmt.
6---Da sich Stickstoff relativ einfach über Wochen speichern lässt, im Gegensatz zu Wasserstoff, ermöglicht dieses Konzept ganz besonders die Ausnutzung von Niedrigtarifen (Strombörse) bei der Luftverflüssigung.
7---Bei einer größeren Luftverflüssigungsanlage dürfte der Herstellungspreis unter 10 Cent pro Liter liegen, zumal der Stickstoff nicht besonders rein sein muss und die Luft zum Nulltarif zu haben ist. Eine integrierte Kälterückgewinnung (großer Kältespeicher) erhöhen den Wirkungsgrad der Anlage erheblich.
8---Bei Luftverflüssigungsanlagen ist parallel gewonnene Sauerstoff als Verkaufsprodukt im Industriebereich wesentlich interessanter als Stickstoff, der mehr oder weniger als Abfall anfällt. Somit dürfe hier eine weitere Kostenreduzierung durch parallelen Verkauf des Sauerstoffes möglich werden ( z.B.Oxyfuel bei Stahlproduktion und CO2-Abscheidung)
9---Der Verfahrensweg kann so gestaltet werden, dass bei einer bestimmten Anlage vom Volumen und dem Zeitrahmen her immer die gleiche vorhersehbare Stromproduktion zu erwarten ist. Eine solche Anlage könnte relativ schnell hoch- und runtergefahren werden.
10---Durch Nanotechniken hat es in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte bei der Wärme- und Kälteisolierung gegeben. Somit können energetische Verluste bei der Wärme- und Kälterückführung im System verstärkt reduziert werden.
11---Die seismischen Verfahren sind nicht vollkommen, aber gewähren einen gewissen Schutz vor Fehlbohrungen.
12---Durch integrierte, zusätzliche Wärmeproduzenten ( z.B. Biogas-KWK /Natronlaugen-Absortionsspeicher / Wasserstoffdirektverbrennung ) kann die Leistung einer solchen Anlage erheblich gesteigert werden.