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O+P Fluidtechnik 10/2020

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O+P Fluidtechnik 10/2020

PNEUMATIK Das Wirkschema

PNEUMATIK Das Wirkschema zeigt u.a. wie sich der Gesamtwirkungsgrad der Anlage zusammensetzt. Die Angaben im Schema beziehen sich auf rein rechnerisch erreichbare Werte, die zum Teil durch Messungen bereits belegt sind. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL 35% DRUCKGAS ENERGIESPEICHER FÜR STROM, WÄRME UND KÄLTE WÄRME Heizung Wirkungsgrad in % Der Firma 2-4 Energy UG, respektive Georg Tränkl, ist es nun gelungen bei ihrer Anlage die Überhitzung beim Verdichten der Luft sowie die Vereisung beim Entspannen der Luft zu verhindern, ohne mit fossilen Treibstoffen zuheizen zu müssen. Damit benötigt der 2-4 Energy-Speicher keine zusätzliche Infrastruktur für die Belieferung mit Gas oder Öl. Eine Umweltbelastung durch CO2 und Feinstaub findet nicht statt. TEMPERATURPROBLEM GELÖST – FUNKTIONSPRIN- ZIP DES NEUEN DRUCKLUFT-ENERGIESPEICHERS Unsere Energieversorgung wird zu einem großen Teil durch erneuerbare Energien beliefert. Windkraft und Sonnenenergie stehen aber nicht dauernd zur Verfügung. Damit diese eine kontinuierliche Stromversorgung garantieren können, brauchen sie Energiespeicher als Puffer. Mit deren Hilfe kann elektrische Energie vor Ort dezentral gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden. Auch Netzengpässe und Überangebot von Wind- und Sonnenenergie können mit Spei- 01 Blick auf die Frontseite der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 02 Mehrere Hochdruckzylinder komprimieren die Luft mithilfe von Hydrauliköl und pressen die Luft in die Pressluftflaschen. Das grüne Kühlwasserbecken des Verdichters kann heißes Brauchwasser bereitstellen oder eine Heizungsanlage versorgen 03 Die aus der Solaranlage gewonnene Energie wird in Form von Druckluft in Pressluftflaschen gespeichert. Hier werden maximal 300 bar erreicht Wind - Strom Überschuß - Strom PV - Strom 65% 40% STROM LADEN DRUCKGAS 300 bar ENTLADEN STROM 100% 35% 40% 15% Gesamt-Wirkungsgrad: 90% KÄLTE Kühlung Druckluftnetze (bei Bedarf, 10bar) 15% 01 16 O+P Fluidtechnik 2020/10 www.oup-fluidtechnik.de

PNEUMATIK chersystemen abgefangen oder wenigstens abgemildert werden, die somit Schwankungen im Netz ausgleichen. Wind- und Solaranlagen können mit Energiespeichern regelbar und grundlastfähig gemacht werden. Durch dezentrale Speichersysteme für elektrische Energie könnten auch die hohen Kosten beim Netzausbau vermieden werden. Das Speichern und das Bereitstellen von Energie erfolgen bei der Anlage von 2-4-Energy jeweils nach dem gleichen Arbeitsprinzip. Beim Speichervorgang (Komprimierung) wird das Hydrauliköl über eine hydraulische Pumpe (Hydraulikmotor) mittels elektrischer Energie in mehrere Hochdruckzylinder gepumpt. Die Kolben der Hochdruckzylinder drücken und verdichten die in den Speicherbehältern befindliche Luft bis zu einem Druck von 300 Bar. Bei der Entladung (Dekomprimierung) werden die mit Öl gefüllten Hochdruckzylinder mit dem pneumatischen Druck aus den Speicherdruckbehältern beschickt. Das Öl treibt auch hier einen Hydraulikmotor an, der wiederum einen Stromgenerator antreibt und die erzeugte elektrische Energie an die Verbraucher abgibt. Um eine kontinuierliche Arbeitsweise zu erreichen, werden mehrere Hochdruckzylinder parallel und hintereinander eingesetzt. Durch die parallele Anordnung der Zylinder in Verbindung mit einer entsprechenden Steuerung kann die bei Kompressoren schädliche Hitzeentwicklung beim Laden und die zur Vereisung führende Kälteentwicklung beim Entladen kompensiert werden. Die beim Komprimieren von Luft physikalisch bedingt entstehende Wärme wird an den Kühlwasserbehälter der Anlage abgegeben und geht damit energetisch nicht verloren. Die darin gespeicherte Wärme kann z. B. über einen Wärmetauscher für den Wärmebedarf (Brauchwasser, Heizungsunterstützung) außerhalb der Anlage verwendet werden. Ebenso lässt sich die beim Entladen der Druckluftbehälter physikalisch bedingt anfallende Kälte über einen Kältetauscher zur Kühlung außerhalb der Anlage nutzen. 02 03 LEISTUNG UND NUTZUNGSMÖGLICHKEITEN Die Wirkungsgrade von elektrischer Energie (Strom) und Wärmeenergie (Heizung und Kühlung) können innerhalb von Grenzen nach Bedarf im System optimiert und gesteuert werden. Durch Einbeziehung und Nutzung der beim Komprimieren anfallenden Wärmeenergie und der beim Dekomprimieren von Druckluft entstehenden Kälteenergie lässt sich ein sehr hoher Gesamtwirkungsgrad für das Speichersystem erreichen. Die Wirkungsgrade sind im Wirkschema (Grafik) dargestellt. Als Speicherbehälter dienen handelsübliche 80-Liter-Pressluftflaschen, in denen die Luft bis auf 300 Bar verdichtet wird. Das Komprimieren der Luft durch die Hydraulikpumpe kann mit pas- AUF EINEN BLICK MARKT UND EINSATZMÖGLICHKEITEN n Energetische Sektorkopplung von Strom, Wärme (Heizung) und Kälte (Kühlung) n Energiespeicher für Smart-Grid-Projekte (Smart Grids sorgen für Stabilität im Netz und balancieren Stromerzeugung und -verbrauch aus. Zusammen mit Energiespeichern ermöglichen sie die Einbindung von dezentralen Energieerzeugern in großem Stil.) n Energiespeicher für Strom-Communities (Verbund dezentraler Energieerzeuger) n Energiespeicher zur Liberalisierung und Direktvermarktung des Strommarktes (eigenen Strom an der Börse handeln) n Drucklufterzeugung allgemein (hocheffiziente Speichertechnik für Druckluftanlagen, Druckluftnetze) n Speicher für Biogasanlagen und Kläranlagen (Statt Luft wird Biogas bzw. Faulgas komprimiert. Dieses kann bis zur Einspeisungsmöglichkeit ins Gasnetz vorgehalten oder zur Stromerzeugung verwendet werden) VORTEILE DIESES DRUCKLUFTSPEICHERS n Dezentrale Energiespeicherung n Die Sektorkopplung von Strom-, Wärme- und Kälteenergie ergibt einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad n Skalierbarkeit der Speicherkapazität n Langzeitspeicherung von überschüssiger Energie (Sommer -> Winter) n Gleichzeitiges Laden (Speichern von Energie) und Entladen (Verbrauchen) möglich n Minimale Kapazitätsverluste n Schnellstartfähigkeit und Schwarzstartfähigkeit n Lange Lebensdauer durch unbegrenzte Speicherzyklen n Verwendung von Standard-Komponenten aus der Hydraulik- und Druckluftindustrie n Modularität der Kompressions- und Dekompressionseinheiten (zwei Zylinder oder mehrere) n Vollständig und einfach recyclebar n Volle Umweltverträglichkeit: keine Risiko- oder Schadstoffe bei Herstellung, Betrieb und Entsorgung (enthält kein Lithium, Seltene Erden, Kobalt ...), keine CO2-Emission bei Herstellung oder Betrieb www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2020/10 17

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