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O+P Fluidtechnik 10/2020

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O+P Fluidtechnik 10/2020

PNEUMATIK PRODUKTE UND

PNEUMATIK PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL SAUBERER STROM AUS DRUCKLUFT – HYDRAULISCH-PNEUMATISCHER ENERGIESPEICHER In Freienried bei Dachau ist der Prototyp eines Energiespeichers in Betrieb, der Strom aus erneuerbarer Energie in Form von Druckluft puffern kann. Die komprimierte Luft wiederum lässt sich dazu nutzen, jederzeit wieder sauberen Strom zu erzeugen. Die Anlage arbeitet dezentral, ohne Selbstentladung und ohne Standby-Verbrauch und kann wie ein saisonaler Energiespeicher wirken. Als Konstruktionselemente kommen ausschließlich handelsüblichen Komponenten der Pneumatik und Hydraulik zum Einsatz. Autor: Manfred Weber, Redakteur O+P Fluidtechnik Dem bayrischen Unternehmen 2-4-Energy UG ist es gelungen zu beweisen, dass ein umweltfreundlicher Energiespeicher mit Druckluft in haushaltsnaher Größen- und Kostenrelation realisierbar ist. Das Entwicklungsziel dieses Druckluftspeichers ist die weitgehende Eliminierung von Verlustenergien mittels einer intelligenten Speichertechnologie, welche in der Lage ist, den Systemwirkungsgrad signifikant zu erhöhen. Das neuentwickelte Verfahren zur Energiespeicherung mit Druckluft wurde beim Deutschen Patent- und Markenamt in München zur Patentierung angemeldet und steht in Form einer fertigen Anlage für Demo-Zwecke zu Verfügung. Der Druckluftspeicher ist ein Beitrag zur Energiewende, um umweltfreundlich Überkapazitäten von elektrischer Energie aus Sonne, Wind oder anderen Stromquellen zu speichern und bei Bedarf dem Netz oder dem Haushalt wieder zuzuführen. DIE IDEE: STROM ÖKOLOGISCH SPEICHERN Hinter dem Unternehmen 2-4-Energy UG und der Technologie der Druckgasenergiewandlungseinrichtung – wie der Druckluft-Energiespeicher in der Patentschrift beschrieben wird – steht vor allem der Entwickler und Erfinder Georg Tränkl. Für Tränkl ist das Thema Nachhaltigkeit in der Energiewirtschaft von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund konstruierte er bereits 2014 ein Vorläufermodell des aktuellen Druckluftspeichers. Aber wie kam er auf die Idee Energie ausgerechnet auf Basis von Hydraulik und Pneumatik speichern zu wollen? Tränkl kennt sich bestens mit der Technologie aus und weiß um ihr Potenzial jenseits der herkömmlichen Nutzung. 14 O+P Fluidtechnik 2020/10 www.oup-fluidtechnik.de

PNEUMATIK Und deswegen ist ihm auch bewusst, dass sich die Speicherung von Energie mithilfe von hydraulischen und pneumatischen Systemen mit einer überzeugenden Ökobilanz umsetzen lässt. Herkömmliche Methoden erneuerbare Energien zu speichern, um sie bei Bedarf als Strom abzurufen, basieren auf dem Einsatz von Akkumulatoren. Doch diese Ladungsspeicher arbeiten i. d. R. auf chemischer Basis. Die Rohstoffe hierfür sind nicht unbegrenzt vorhanden und dessen Gewinnung respektive Aufbereitung ist sehr energieintensiv. Hinzu kommt, dass die Entsorgung der Elektrolyte sowie Zellen aus Lithium, Vanadium oder Blei nicht mit einer sauberen Ökobilanz einhergeht. Die Vision von einem „sauberen Strom“ aus Sonnenenergie oder Windkraft wird so nicht konsequent und überzeugend umgesetzt. Doch nicht allein der ökologische Aspekt hat Tränkl bei seinem System im Blick. Der von ihm entwickelte hydraulisch-pneumatische Energiespeicher ist auch aus ökonomischer Sicht durchdacht. Der Platzbedarf ist verhältnismäßig gering, die Konstruktionselemente sind bewährte handelsüblichen Komponenten der Pneumatik und Hydraulik, die in großen Mengen verfügbar sind und das System hat einen überzeugenden Wirkungsgrad. Tränkl ist aus diesem Grund auch von der Rentabilität einer Serienfertigung überzeugt. HERAUSFORDERUNG DES HITZE- KÄLTEPHÄNOMENS Druckluftspeicher sind keine neue Speichertechnologie. Prinzipiell bestehen diese Energiespeicher aus einem strombetriebenen Kom- pressor, dem Druckluftspeicher als luftdicht verschlossenem Behälter, einer Turbine und einem Generator. Der Kompressor verdichtet Luft und presst sie in den Behälter. Die später ausströmende Druckluft treibt die Turbine an. Der daran angeschlossene Generator erzeugt Strom. Bis dato wurden diese Anlagen allerdings nur in einzelnen großtechnischen Projekten realisiert wie die Druckluftspeicherkraftwerke Huntdorf in Niedersachsen und McIntosh in Alabama. Diese stellen in Druckluft gespeicherte Energie im Gigawatt-Bereich zur Verfügung. Beide Kraftwerke sind kombiniert mit Gasturbinen, die bei der Entnahme der Energie mittels Zufuhr von fossilen Brennstoffen die Kältevereisung verhindern. Die beschriebene Vereisung ist bei dieser Speichertechnologie nicht der einzige Grund, warum Druckluftsysteme zur Speicherung elektrischer Energie im Bereich kleiner Leistungen bisher nicht zum Einsatz kommen. Auch die Hitzeentwicklung bei der Kompression der Luft ist eine technische Herausforderung, die bis dato für mögliche Kleinanlagen nicht zufriedenstellend gelöst wurde. Vor allem durch Reibungsverluste im schnelllaufenden Verdichter kommt es zu einem Temperaturanstieg von bis zu 600 °C. Um den Kompressor, respektive das Material vor Hitze-Verschleiß zu schützen, wird die anfallende Wärmeenergie z. B. über Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben und geht somit für die weitere Nutzung verloren. Das Vereisungsproblem liegt im rapiden Temperaturabfall (bis - 40 °C) beim Entladevorgang (Entspannen der Luft) begründet. Die im System vorhandene Restfeuchte gefriert und lässt wichtige Komponenten wie Ventile und Turbinenteile vereisen. www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2020/10 15

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