Vorteile der Druckluft als Energieträger

In Fahrzeugen verwendete Druckluft eröffnet uns zahlreiche Vorteile im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren oder elektrischen Motoren.

In dieses (Druckluft-) System kann auch ein Hybridmotor eingebaut werden; beispielsweise mit Druckluft-Gasflaschen und zusätzlichen Batterien mit elektrischem Antrieb - also ein Hybridfahrzeug mit elektrisch-neumatischem Antrieb.

Vorteile eines Druckluftfahrzeugs:

• Die Kosten zur Komprimierung von Luft, die man als Antriebssystem dieses Fahrzeugs verwendet, sind geringer als die Energiekosten eines Verbrennungsmotors.
• Luft ist ergiebig, ökonomisch, transportabel, speicherbar und vor allem nicht umweltschädlich.
• Die Drucklufttechnologie reduziert die Produktionskosten von Fahrzeugen um 20%, da man weder Kühlungssystem, Kraftstoffbehälter, Zündkerzen noch Schalldämpfer benötigt.
• Luft an sich ist nicht entflammbar.
• Das mechanische Design des Motors ist einfach und robust.
• Druckluft-Gasflaschen leiden nicht an Korrosion wie Batterien in heissem Zustand.
• Druckluft-Gasflaschen haben geringere Herstellungs- und Instandhaltungskosten als Batterien.
• Druckluft-Gasflaschen haben eine gewöhnlich längere Lebenszeit als Batterien, da diese aufgrund der Degradierung Probleme im Zusammenhang mit der Aufladungsanzahl aufweisen.
• Druckluft-Gasflaschen können öfters und in weniger Zeit aufgeladen werden als Batterien.

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Energiespeicherung

Die Energiespeicherung komprimierter Luft ist nicht nur eine effiziente und saubere, sondern auch eine preiswerte Methode. 1973 installierte CAES (Compressed Air Energy Storage) in Deutschland das erstes Kraftwerk für die Energiespeicherung komprimierter Luft. Dabei bediente man sich natürlicher Höhlen im Untergrund als Speicherplatz. Später wurden weitere ähnliche Kraftwerke in den USA (Alabama und Ohio) errichtet.


Diese Kraftwerke wurden für den täglichen Gebrauch konzipiert, wobei die Aufladung nachts und die Entladung tagsüber erfolgt.

Die geniale Betriebsweise dieser Kraftwerke beruht darauf, sich überschüssiger elektrischer Energie ausserhalb der Stosszeiten zu bedienen (preiswert), um die im Untergrund gespeicherte Luft zu komprimieren. In späteren Perioden hoher Energienachfrage wird sie für Generatorenturbinen und somit das elektrische Netz verwendet.



Ein konkretes und zudem gut funktionierendes Beispiel ist die Anlage in Alabama, USA. In diesem Fall verfügt das Reservat im Gegensatz zu anderen (mit Verbindung zu Wasseransammlungen im Untergrund) über ein konstantes Volumen.

Die Luft wird stufenweise komprimiert (es sind auch Phasen der Erkaltung integriert), woraus eine hohe Energiespeicherung resultiert (aus den Perioden, in welchen das Netz über überschüssige Energie verfügt).





Bei Bedarf wird die komprimierte Luft zum Antreiben der Gasturbine verwendet - ebenfalls mit der Rekuperation eines hohen thermodynamischen Ertrages, Verbrennung und Post-Verbrennung sowie der Rekuperation der Hitze der ausströmenden Gase.

Unabhängig davon, wie sehr in den Expansoren eine Rekuperation erfolgt, erlaubt die Gesamtleistung normaler Gasturbinen es nicht, eine für solche Installationen gewöhnliche Gesamtleistung von 75% zu erreichen. Während der Generierung, also der Transformierung der angehäuften Energie, wird die gesamte durch die Gasturbinen generierte Energie zum Antrieb des Elektrogenerators benutzt. Dies bedeutet, dass die Energie nicht für den Antrieb der Kompressoren eingesetzt werden kann. Dies stellt genau den limitierten Faktor des Antriebs der Gasturbinen dar.

Das soeben erläuterte Schema entspricht dem des ersten Kraftwerks diesen Typs im Bundesstaat Alabama, USA – dessen Daten lauten wie folgt:
• Leistung: 110MW
• Lage: Mac Intosh – Alabama (USA.)
• Maximale Kapizität: 26 Stunden
• Aufladezeit: 1,7 Stunden je generierte Stunde
• Nutzungsgrad: 75-76,1 %
• Kosten: 500 US$/KW (1988)

Druckluft als Energiemedium kann auch in kleinereren Technologien eingesetzt werden, wie beispielsweise in mit Luft angetriebenen Autos oder Windparks, die die Energie in Kohlefasertanks speichern. Die Energiespeicherung komprimierter Luft ist eine sehr reale Lösung, um die Ungleichmässigkeit des Energieangebots (gewonnen durch Windturbinen) der unregelmässigen Nachfrage anzupassen.



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Energie-Sammelsystem mithilfe von Fahrzeugtransport

Das Ziel dieses Systems besteht darin, elektrische Energie zu einem niedrigen Preis und auf eine nicht umweltschädliche Art zu produzieren. Der Erfinder heisst Nelson Gonzáles Acosta und stammt aus der Dominikanischen Republik.

Der Prozess der Erzeugung elektrischer Energie basiert auf der Installation einer Rampe mit einem Winkel von 45 Grad, welche nach unten klappt, sobald sie von Fahrzeugen passiert wird.



Mit Hilfe dieser Bewegung wird ein System von Platten aktiviert, welches die auf diesem Wege resultierende Luft komprimiert und diese zu einem Sammelbehälter befördert.



Die auf diese Weise gewonnene Druckluft wird mit Hilfe eines Rohrsystems zu einem Aufbewahrungsbehälter gebracht. Sobald die Luft gelagert wurde, wird eine neumatische Turbine injiziert, welche ein Band zu einem Generator hin bewegt. Dessen Funktion besteht darin, elektrische Energie zu produzieren und diese an das Netz weiterzugeben.





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