Druckluft Speicher

Die Energie von Druckluft wurde schon immer vom Menschen genutzt.
Zuerst kam Druckluft wohl zum Einsatz, als in der Urzeit Feuer vor der Höhle entfacht wurden und mit Hilfe von geblasener Luft auf Zunder eine Brandbeschleunigung eintrat. Später wurde durch Drucklufteinsatz gejagt. Man verwendete Blasrohre mit welchen man pfeilartige Geschosse auf Tiere schoss. Im alten Ägypten wurden mit Blasröhrchen winzige Metallmengen geschmolzen, indem man diese Röhrchen direkt in die Glut steckte und somit die Luft ebenfalls in die Glut brachte, was eine enorme Erhöhung der Temperatur brachte.

In der Mitte des 3. Jahrtausends vor Christus entwickelte man den ersten mechanischen Kompressor. Den handbetriebenen Blasebalg. Einige Jahre später, ca. 1500 vor Christus wurde der fußbetriebene und deutlich leistungsfähigere Blasebalg entwickelt.

Blaise Pascal veröffentlicht 1663 seine wissenschaftlichen Erkenntnisse über die Verstärkung von Kräften durch Flüssigkeit (Hydraulik). Man stellte fest, dass sich diese Erkenntnisse auch auf die Druckluft (Pneumatik) anwenden ließen und betrieb bereits um 1810 erste Eisenbahnen mit Hilfe von Druckluft.

Den ersten großen Einsatz findet die Drucklufttechnologie ab 1861 als der Mont-Cenis-Tunnel zwischen Italien und Frankreich gebaut wurde und der französische Ingenieur Germain Sommelier eine pneumatisch betriebene Stoßbohrmaschine einsetzte.
Die Druckluftversorgung für diese Stoßbohrmaschinen erfolgte über Kompressoren, welche wiederum von wassergetriebenen Turbinen angetrieben wurden.

Im Jahre 1863 wurde mit Hilfe vom Energiespeicher Druckluft in London eine kleine, pneumatische Eisenbahn entwickelt, die ausschließlich in einer Treibröhre fuhr und Postbeutel und Pakete beförderte. Im Zuge dieser Erfindung entstanden in Berlin New York und Paris die druckluftbetriebenen Rohrpostnetze in denen die Post befördert wurde. In Paris erreichte das Rohrpostnetz eine Gesamtlänge von 437km, was damals der Rekord war.

1869 entwickelt Westinghouse seine pneumatische Überdruckbremse und ab 1870 wurden weltweit in Städten Druckluftsysteme installiert. Unter anderem in Paris, Buenos Aires aber auch in Deutschland, nämlich in Dresden, Rixdorf und Offenbach. Der Ingenieur Victor Popp konstruierte die ersten dieser Druckluftsysteme um pneumatische Uhren anzutreiben, die ihren Zeigerstand minütlich durch einen Druckluftimpuls änderten. Die Entwicklung dieser Druckluftnetze ging sehr schnell, die Druckluft war damals für viele Haushalte und Industrien die Energiequelle.

In das 1870 aufgebaute Pariser System, die Rohre wurden hier in den Abwasserkanälen verlegt, werden 1888 14 Kompressoren installiert, deren Gesamtleistung 2000PS beträgt. Diese Kompressoren wurden wiederum von sieben Dampfmaschinen angetrieben. Nur drei Jahre später steigt diese Gesamtleistung auf 18000kW also etwa 24500PS.

Man betrieb in Paris 8000 pneumatisch angetrieben Uhren, Rohrpostanlagen, man versorgt Werkstätten und man befördert Flüssigkeiten indem man sie mit Druck beaufschlägt. 1896 liegen in Paris bereits 50km Druckluftleitungen mit einer Leistung von 2,2 Megawatt. Mit einem Gesamtdruck von 550kPa verteilt man die Energie in die Verschiedenen Industriegebäude und nutzt sie zum Antreiben von Motoren.

Mit Beginn der 1900er Jahre nutzen auch deutsche und österreichische Unternehmen den Energiespeicher Druckluft als Quelle um universell einsetzbare Druckluftwerkzeuge zu betreiben. In Bereichen, in denen Funkenbildung zu Explosionen führen kann, zum Beispiel durch Lichtbögen bei elektrischen Schaltvorgängen, wurden ebenfalls pneumatisch angetriebene Systeme bevorzugt eingesetzt.

Heute nutzt man pneumatische Antriebe immer noch um technische Vorgänge zu realisieren. Taucher führen Druckluft mit sich und auch in Krankenhäusern wird gepresste Luft angewandt. Druckluftspeicherung stellt eine der sichersten, einfachsten und auch kostengünstigsten Art der Energiepufferung dar.

Drucklufterzeugung und Speicherung heute

Die absolute Dichte stellt bei Speichern, welche Druckluft aufnehmen, die wichtigste Bedingung dar. 1978 wurde das erste Druckluftspeicherkraftwerk der Welt errichtet. Die Firma NWK AG, welche der Vorläufer der heutigen E.ON Kraftwerke AG war, erbaute es in Elsfleth-Neuenhuntdorf, einem Ort im niedersächsischen Landkreis Wesermarsch. Das Kraftwerk besitzt eine Leistung von 290 Megawatt und verschlang rund 92 Mio. Deutsche Mark. Man nutzt den kostengünstigen Nachtstrom um mit einem 60MW-Elektromotor einen Kompressor anzutreiben, der Luft in zwei Salzstöcken zusammenpresst. Jeder der beiden Salzstöcke fasst ein Volumen von etwa 150 000m³ und liegt in einer Tiefe von rund 700 Metern. Wenn das Kraftwerk auf Spitzenlast läuft wird die gepresste Luft der Erdgasverbrennung zugeführt, die Stromgeneratoren im Kraftwerk antreibt. Befindet sich die Anlage im Turbinenbetrieb, kann sie so eine Leistung von 290 MW über eine Zeitspanne von zwei Stunden. Der innerhalb dieser Zeit von 70 auf 45 bar abgesunkene Druck in den Salzkammern, kann innerhalb von acht Stunden wieder aufgebaut werden.

Das Luftdruckspeicherkraftwerk besitzt einen Wirkungsgrad von 42%

Die Entwicklung der Druckluftspeicherung zur Energiegewinnung ist bis heute nicht abgeschlossen und jährlich werden neue Patente angemeldet, in denen Rechte an effizienten Methoden für den Energiespeicher Druckluft und dessen Erzeugung gesichert werden.