Druckluftspeicherkraftwerk sowie Verfahren zum Betreiben eines Druckluftspeicherkraftwerks

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckluftspeicherkraftwerk, umfassend einen Druckluftspeicher, wenigstens einen Kompressor der zur Beaufschlagung des Druckluftspeichers mit Luft über zumindest eine Kompressorleitung mit dem Druck- luftspeicher fluidkommunizierend verbunden ist, sowie einen

Expander, der zur Entspannung des Druckluftspeichers über zumindest eine Expanderleitung mit dem Druckluftspeicher fluid- kommunizierend verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluftspeicherkraft- werks.

Energiespeicheranlagen, wie Druckluftspeicherkraftwerke, ge ^¬ winnen immer mehr an Bedeutung. Diese dienen dazu in Schwachlastzeiten Energie zu speichern, um diese in Hochlastzeiten wieder bereitzustellen. Eine Möglichkeit Energie zu speichern und gleichzeitig das Stromnetz zu stabilisieren besteht da ^¬ rin, Luft in Schwachlastzeiten zu verdichten und unter hohem Druck (Compressed Air Energy Storage - „CAES") gegebenenfalls verflüssigt (Liquified Air Energy Storage - „LAES") zu spei- ehern. In Spitzenlastzeiten kann die gespeicherte Luft nach Wiedererwärmung über einen Expander, wie z.B. eine Turbine, entspannt werden. Die dabei beziehungsweise in einem nachge ^¬ schalteten Generator erzeugte elektrische Leistung kann in das Stromnetz eingespeist werden. In der Regel wird von sol- chen Druckluftspeicherkraftwerken gefordert, dass sie sehr oft (täglich) an-/abfahren und während des Betriebes ihre Leistung stark variieren können. Außerdem soll eine möglichst kurze Zeit ausreichen, um die Druckluftspeicherkraftwerke auf Nennleistung zu fahren. Die zu entspannende Luft muss vor dem Eintritt in den Expander auf hohe Temperaturen (Größenordnung 300 bis 550°C) erwärmt werden. Für die Bauteile des Expanders stellt das Anfahren, das heißt ein Kalt- oder Warmstart, eine besondere Herausforderung dar, da der schützende Kondensatfilm, der sich beim Anfahren einer Dampfturbine einstellt, fehlt. Deshalb ist anzustreben, dass der Expander vor dem Anfahren eine möglichst hohe Ausgangstemperatur aufweist. Darüber hinaus führen die häufigen, ausgeprägten Temperatur- Wechsel zur Ermüdung der Werkstoffe.

Im Turbinenbau ist es üblich, das Außengehäuse, das heißt insbesondere das Außengehäuse des Expanders, thermisch zu isolieren, beispielsweise durch eine Mattenisolierung oder eine Spritzisolierung. Auch externe elektrische Heizungen sind zur Aufheizung des Expanders üblich. Isolierungen können aber keine kurzen Startzeiten eines Expanders gewährleisten. Externe elektrische Heizungen sind ihrerseits sehr energie- aufwändig und erzeugen hohe Extrakosten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Druckluftspei ^¬ cherkraftwerk beziehungsweise bei Betreiben eines Druckluft ^¬ speicherkraftwerks mit einem Expander zumindest teilweise zu vermeiden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckluftspeicherkraftwerk sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluftspeicherkraftwerks bereitzustel ^¬ len, welche ein einfaches, kostensparendes Anfahren des Ex ^¬ panders des Druckluftspeicherkraftwerks ermöglichen sowie den Inspektionsaufwand des Expanders und damit des Druckluftspei ^¬ cherkraftwerks vermindern und die Lebensdauer des Expanders und damit des Druckluftspeicherkraftwerks verlängern.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Druckluft- speicherkraftwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluftspeicherkraftwerks mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei gelten Merkmale und De- tails, die im Zusammenhang mit dem Druckluftspeicherkraftwerk beschrieben worden sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Betreiben eines Druckluftspeicherkraftwerks und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offen- barung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Mit dem erfindungs ^¬ gemäßen Druckluftspeicherkraftwerk kann selbstverständlich auch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Druckluftspeicherkraftwerk gelöst, welches einen Druckluftspeicher, wenigstens einen Kompressor, der zur Beaufschlagung des Druckluftspeichers mit Luft über zumindest eine Kompressorleitung mit dem Druckluftspeicher fluidkommu- nizierend verbunden ist, sowie einen Expander, der zur Entspannung des Druckluftspeichers über zumindest eine

Expanderleitung mit dem Druckluftspeicher fluidkommunizierend verbunden ist, gelöst. Dabei ist das Druckluftspeicherkraft- werk erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die im we ^¬ nigstens einen Kompressor bei der Kompression der Luft entstehende Wärme auf eine Heizmedium übertragbar ist, welches über zumindest eine Aufheizleitung des Druckluftspeicherkraftwerks zur Aufheizung des Expanders in den Expander leit- bar ist.

Bei Druckluftspeicherkraftwerken arbeitet stets nur ein Teil des Stranges des Druckluftspeicherkraftwerks, das heißt ent ^¬ weder der Kompressionsteil oder der Expansionsteil. Erfin- dungsgemäß kann die bei der Kompression entstehende Wärme zur Aufheizung des Expanders genutzt werden, wenn dieser nicht in Betrieb ist. Die entstehende Wärme kann auf ein Heizmedium, welches vorzugsweise Luft ist, übertragen werden, dass wiede ^¬ rum in eine Aufheizleitung übertragen werden kann, um in den stillstehenden Expander eingeleitet zu werden. Hierdurch kann der Expander erwärmt werden beziehungsweise zumindest kann seine Abkühlung während seines Stillstands verzögert werden. Durch die Aufheizung des Expanders beziehungsweise das Halten eines bestimmten Temperaturbereichs ist sichergestellt, dass dieser beim Anfahren keinen sogenannten „Kaltstart" fährt, sondern einen „Warmstart". Hierdurch ist ein einfaches, kos ^¬ tensparendes Anfahren des Expanders des Druckluftspeicher ^¬ kraftwerks ermöglicht. Gleichzeitig kann der Inspektionsauf- wand für den Expander und damit des Druckluftspeicherkraft ^¬ werks vermindert und die Lebensdauer des Expanders und damit des Druckluftspeicherkraftwerks verlängert

werden .

Die bei der Kompression der Luft entstehende Wärme kann über die zumindest eine Aufheizleitung in den Expander geleitet werden, so dass dieser bereits vor seinem eigentlichen Betrieb, das heißt bei einer Entspannung der im Druckluftspei ^¬ cher komprimierten Luft, aufgeheizt ist. Die Temperaturdiffe ^¬ renzen, denen der Expander normalerweise ausgesetzt wäre, ge ^¬ hen durch das Vorheizen des Expanders deutlich zurück.

Vorzugsweise sind zwei in Reihe geschaltete Kompressoren vor ^¬ gesehen, die nacheinander Luft komprimieren, um hochkomprimierte Luft in den Druckluftspeicher einzuleiten. Besonders bevorzugt kann bei einem Druckluftspeicherkraftwerk vorgesehen sein, dass ein erster Kompressor als Niederdruckverdichter und ein nachfolgender Kompressor als Hochdruckverdichter ausgebildet sind. Das heißt, die im Niederdruckverdichter komprimierte und aufgeheizte Luft wird anschließend im Hoch ^¬ druckverdichter weiter verdichtet und aufgeheizt.

Zur Übertragung der in dem wenigstens einen Kompressor entstehenden Wärme auf das Heizmedium ist vorzugsweise an der Kompressorleitung zwischen dem Kompressor und dem Druckluftspeicher zumindest ein Wärmetauscher beziehungsweise Zwischenkühler angeordnet. Über den Wärmetauscher kann die bei der Kompression im Kompressor entstehende Wärme auf ein Heizmedium übertragen werden. Vorteilhaft dabei ist, dass die komprimierte Luft in der Kompressorleitung gleichzeitig abge ^¬ kühlt wird, bevor sie in einer weiteren Kompression erneut aufgeheizt wird beziehungsweise bevor sie in den Druckluft ^¬ speicher eingeleitet wird. Die zumindest eine Aufheizleitung ist fluidkommunizierend mit dem zumindest einen Wärmetauscher verbunden, so dass das im Wärmetauscher aufgeheizte Heizmedi ^¬ um in die zumindest eine Aufheizleitung geleitet werden kann. Das Heizmedium ist vorteilhafterweise Luft. Das in den Expan- der eingeleitete Heizmedium, insbesondere der warme Luft ^¬ strom, kann den Expander durch dessen Wellenabdichtungen wieder verlassen. Durch das Ein- beziehungsweise Durchleiten des Heizmediums durch den Expander, kann dieser während seines Stillstands aufgeheizt werden und somit in Betriebsbereit ^¬ schaft gehalten werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einem Druckluftspeicherkraftwerk vorgesehen sein, dass in der zumindest einen Aufheizleitung ein regelbares Absperrorgan angeordnet ist, welches durch eine Kontrolleinheit des Druck- luftspeicherkraftwerks regelbar ist. Das regelbare Absperror ^¬ gan kann beispielsweise ein Absperrschieber, eine Absperrklappe oder ein Absperrhahn, wie beispielsweis ein Kugelhahn, sein. Bevorzugt ist das regelbare Absperrorgan als Ventil ausgebildet. Die Kontrolleinheit kann durch Ansteuerung des regelbaren Absperrorgans die Wärmemenge, die durch die Auf ^¬ heizleitung zu dem Expander strömt, einstellen. Bevorzugt kann die Kontrolleinheit über das regelbare Absperrorgan die Durchflussmenge an Heizmedium durch die Aufheizleitung in Abhängigkeit der Temperatur im Expander regeln.

Bevorzugt kann ferner bei einem Druckluftspeicherkraftwerk vorgesehen sein, dass Heizmedien aus zwei oder mehr Wärme- tauschern, die an unterschiedlichen Positionen an der

Kompressorleitung angeordnet sind, in der Aufheizleitung, insbesondere in einer Mischstrecke der einen Aufheizleitung, zusammengeführt werden. Das bedeutet, an der

Kompressorleitung sind wenigstens zwei Wärmetauscher bezie- hungsweise Zwischenkühler beabstandet zueinander angeordnet. Diese kühlen die komprimierte Luft in der Kompressorleitung und heizen jeweils gleichzeitig ihr Heizmedium, vorzugsweise ebenfalls Luft, auf. Die aufgeheizten Heizmedien eines jeden Wärmetauschers werden dann in die Aufheizleitung, die zum Ex- pander führt, zusammengeführt. Die Zusammenführung kann in einer sogenannten Mischstrecke erfolgen. Hierdurch kann eine gute Durchmischung der unterschiedlich heißen Heizmedien erreicht werden. So kann beispielsweise ein erster Wärmetauscher die bei der Kompression der Luft in einem ersten Kompressor entstehende Wärme aufnehmen und in die Aufheizleitung leiten, währenddes- sen ein zweiter Wärmetauscher die bei der Kompression der

Luft in einem zweiten Kompressor entstehende Wärme aufnehmen und in die Aufheizleitung leiten kann, um die Wärme dann an den Expander weiterzuleiten. Hierdurch sind höhere Aufheiz- temperaturen möglich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Druckluftspeicherkraftwerk vorgesehen sein, dass der Expander zwei oder mehr Einlässe zum Einleiten des Heizmediums oder verschiedener Heizmedien aufweist. Bei einem Expander, der zwei oder mehr Einlässe aufweist, kann die Wärme gleichmäßig in alle Teile des Expanders eingeleitet werden. Hierdurch wird eine gleichmäßige Erhitzung des Expanders gewährleistet. Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn der Expander unterschiedlich stark aufgeheizt wird. Das heißt, es kann Sinn ma ^¬ chen, dass bestimmte Bereiche des Expanders eine höhere Auf ^¬ heizung erfordern, als andere Bereiche. Entsprechend bevor ^¬ zugt kann bei einem Druckluftspeicherkraftwerk vorgesehen sein, dass ein erster Wärmetauscher über eine erste Aufheizleitung und ein zweiter Wärmetauscher über eine zweite Aufheizleitung mit dem Expander fluidkommunizierend verbunden sind. So kann über eine erste Aufheizleitung Wärme, die bei der Kompression in einem ersten Wärmetauscher entstanden ist, über entsprechend erste Einlässe des Expanders in diesen ein ^¬ geleitet werden und über eine zweite Aufheizleitung kann Wärme, die bei der Kompression in einem zweiten Wärmetauscher entstanden ist, über entsprechend zweite Einlässe des Expan ^¬ ders in diesen eingeleitet werden, wobei die Temperaturen in den zwei Aufheizleitungen unterschiedlich hoch sind. So kann die Kompressionswärme in dem zweiten Wärmetauscher höher sein, als in dem ersten Wärmetauscher, falls der erste Wärmetauscher ein Niederdruckverdichter ist und der zweite Wärme- tauscher ein Hochdruckverdichter. Auf diese Weise können bestimmte Bereiche des Expanders gezielt stärker aufgeheizt werden als andere Bereiche. Die Kontrolleinheit ist vorzugs ^¬ weise mit den regelbaren Absperrorganen einer jeden Aufheiz- leitung verbunden, so dass gezielt, in Abhängigkeit der Tem ^¬ peratur in unterschiedlichen Bereichen des Expanders, der Wärmeeintrag in die Bereiche des Expanders geregelt werden können. So kann beispielsweise ein Ventil in der ersten Auf ^¬ heizleitung geschlossen werden, so dass kein Heizmedium über die erste Aufheizleitung zu dem Expander geleitet wird, währenddessen ein Ventil in der zweiten Aufheizleitung geöffnet ist, so dass gezielt nur die höhere Wärme aus der zweiten Kompression zu dem Expander geleitet wird. Das über die Wellendichtungen des Expanders ausströmende

Heizmedium, insbesondere der warme Luftstrom, kann an die Umgebung abgegeben werden. Alternativ kann diese Abwärme auch genutzt werden, um die bei der Expansion aus dem Druckluft ^¬ speicher abgegebene Druckluft vorzuheizen.

Der Expander des Druckluftspeicherkraftwerks ist vorzugsweise eine Turbine, insbesondere eine Luft- oder Gasturbine.

Bei einem bevorzugten Druckluftspeicherkraftwerk ist der Ex- pander mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie gekoppelt. Das heißt, die Druckluft aus dem Druckluftspeicher wird genutzt, um den Expander, beispielsweise eine Luftturbi ^¬ ne, anzutreiben, welcher seine Leistung an einen angeschlossenen Generator abgibt, der elektrischen Strom erzeugt, der dann in ein Stromnetz eingespeist werden kann.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluftspeicherkraftwerks, welches gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist, gelöst. Das Verfahren ist dabei durch nach ^¬ folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: - Komprimieren von Luft in dem wenigstens einen Kompressor und Zuführen der komprimierten Luft durch die

Kompressorleitung zum Druckluftspeicher,

- Ableiten der bei der Kompression der Luft im wenigstens ei- nen Kompressor entstehenden Wärme über die zumindest eine

Aufheizleitung in den Expander zum Aufheizen des Expanders.

Die während des Komprimierens der Luft in dem wenigstens ei ^¬ nen Kompressor entstehende Wärme wird genutzt, um den Expan- der aufzuheizen. Hierzu wird die Wärme in die zumindest eine Aufheizleitung eingeleitet und zu dem Expander geleitet, um diesen während seiner Außerbetriebphase auf- beziehungsweise vorzuheizen. D.h., die während des Betriebs des Kompressions ^¬ teils des Druckluftspeicherkraftwerks in einem Kompressor entstehende Wärme, wird in den Expansionsteil des Druckluft ^¬ speicherkraftwerks, d.h. in den Expander geführt, um diesen während seines Stillstandes auf den anstehenden Betrieb vor ^¬ zubereiten .

Hierdurch wird der Expander während seines Stillstandes er- wärmt beziehungsweise zumindest kann die Abkühlung während seines Stillstands verzögert werden. Durch die Aufheizung des Expanders beziehungsweise das Halten eines bestimmten Tempe ^¬ raturbereichs wird sichergestellt, dass der Expander beim an ^¬ schließenden Anfahren keinen sogenannten „Kaltstart" durch- führt, sondern einen „Warmstart". Durch die im Prozess des

Druckluftspeicherkraftwerks anfallende Wärme, wird ein einfa ^¬ ches, kostensparendes Anfahren des Expanders des Druckluft ^¬ speicherkraftwerks ermöglicht. Gleichzeitig wird der Inspek ^¬ tionsaufwand für den Expander und damit des Druckluftspei- cherkraftwerks vermindert und die Lebensdauer des Expanders und damit des Druckluftspeicherkraftwerks werden verlängert.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass die in dem wenigs- tens einen Kompressor entstehende Wärme auf ein Heizmedium in dem zumindest einen Wärmetauscher übertragen wird, und dass das erhitzte Heizmedium in die zumindest eine Aufheizleitung geleitet wird. Über den Wärmetauscher, auch als Wärmeübertrager bezeichnet, kann die Wärme von dem komprimierten Luftstrom in dem wenigstens einen Kompressor, insbesondere in der Kompressorleitung, auf das Heizmedium übertragen werden, welches in die zumindest eine Aufheizleitung ein- geleitet und durch die zumindest eine Aufheizleitung zu dem Expander geleitet wird.

Bei einem bevorzugten Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass durch die Kontrolleinheit jeweils das Absperrorgan in der zumindest einen Aufheizleitung zum Durchfluss des Heizme ^¬ diums durch die zumindest eine Aufheizleitung geregelt wird, insbesondere in Abhängigkeit zur Temperatur im Expander.

D.h., durch die Kontrolleinheit ist jedes einzelne Absperror ^¬ gan ansteuerbar. So kann durch die Kontrolleinheit ein jedes Absperrorgan gesondert angesteuert werden, um den Durchfluss des Heizmediums in der Aufheizleitung, in der das Absperrorgan angeordnet ist, zu variieren. Dabei kann der Durchfluss stufenlos verändert werden. Vorzugsweise regelt die Kontroll ^¬ einheit das oder die Absperrorgane in Abhängigkeit der durch einen oder mehrere Temperatursensoren im Expander gemessenen Temperatur (en) . So kann die Kontrolleinheit die Aufheizung des Expanders kontrollieren und entsprechend durch Ansteue- rung der regelbaren Absperrorgane beeinflussen. Stellt die Kontrolleinheit fest, dass in dem Expander eine gewünschte Aufheiztemperatur bereits erreicht ist, so kann sie durch entsprechende Steuersignale das oder die Absperrorgane an ^¬ steuern, so dass diese den Durchfluss von Heizmedium durch die Aufheizleitung (en) unterbinden. So können ein gezieltes Aufheizen des Expanders erreicht und ein Überheizen des Ex- panders verhindert werden. Vorzugsweise weist der Expander wenigstens einen Temperatursensor auf, der mit der Kontrolleinheit zur Weiterleitung der Messdaten an die Kontrolleinheit gekoppelt ist. Hierdurch kann das in den Expander einge ^¬ leitete Heizmedium, insbesondere dessen Menge, sehr genau eingestellt werden und dadurch die Temperatur im Expander exakt bestimmt werden. Insbesondere kann durch die Regelbar ^¬ keit des wenigstens eines Absperrorgans auch eine Abkühlung des Expanders verhindert werden. So kann das wenigstens eine Absperrorgan den Durchfluss von Heizmedium schließen für den Fall, dass dieses bei Stillstand des Kompressors nicht aufge ^¬ heizt wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass Heizmedien aus zwei oder mehr Wärmetauschern dem Expander zugeführt werden, insbesondere an unterschiedlichen Einlässen des Expanders. Hierdurch können unterschiedliche Bereich des Expan- ders unterschiedlich stark aufgeheizt werden. Bereiche, die eine stärkere Aufheizung erfordern, können mit heißerem Luftstrom durchflutet werden als Bereiche, die eine geringere Aufheizung benötigen. So kann beispielsweise die bei der Kompression in einem ersten Kompressor entstehende Wärme über eine erste Aufheizleitung zu ersten Einlässen des Expanders geleitet werden, währenddessen die bei der Kompression in einem zweiten Kompressor entstehende Wärme über eine zweite Aufheizleitung zu zweiten Einlässen des Expanders geleitet werden kann. Vorzugsweise kann die Durchflussmenge an Heizme- dium in jeder Aufheizleitung durch die Kontrolleinheit gesteuert beziehungsweise geregelt werden. So können unter ^¬ schiedliche Bereiche des Expanders je nach Bedarf unter ^¬ schiedliche aufgeheizt werden, um so bei einem Start des Ex ^¬ panders optimal auf die aus dem Druckluftspeicher ausströmen- de heiße Luft, die vor dem Eintritt in den Expander von unge ^¬ fähr 40°C auf eine Temperatur von ca. 450°C bis 540°C erwärmt wird, vorbereitet zu sein. Daher ist ein Verfahren vorteil ^¬ haft, bei dem die Kontrolleinheit die Zufuhr von unterschied ^¬ lich heißen Heizmedien über zwei oder mehr Aufheizleitungen zu den unterschiedlichen Einlässen des Expanders steuert beziehungsweise regelt. Durch ein derartiges Verfahren ist eine energiesparende, technisch aufwandsarme Sicherstellung einer kurzen Startzeit des Expanders ermöglicht. Ferner können die Temperaturdifferenzen, denen der Expander normalerweise aus- gesetzt ist, reduziert werden. Dadurch vermindern sich der

Inspektionsaufwand und die Lebensdauer des Expanders und ent ^¬ sprechend des Druckluftspeicherkraftwerks verlängern sich. Nach oder während dem Aufheizen des Expanders wird zum Be ^¬ treiben des Expanders über die Expanderleitung Druckluft aus dem Druckluftspeicher zu dem aufgeheizten Expander geleitet. Das bedeutet, auch wenn die Kompression von Luft gestoppt ist, für den Start der Expansion kann trotzdem noch Wärme zu dem Expander geleitet werden. Beispielsweise kann das Druck- luftspeicherkraftwerk zusätzlich einen Wärmespeicher aufweisen, aus dem während des Betriebs des Expanders Wärme über die Aufheizleitung zu dem Expander geleitet werden kann. Der Wärmespeicher ist über die Kontrolleinheit ansteuerbar.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in der Figur schematisch darge- stellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Es zeigt schematisch:

Figur 1 ein Druckluftspeicherkraftwerk . Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Druckluftspeicherkraftwerk 20, welches einen ersten Kompressor 1, einen zweiten Kompressor 3 und einen Druckluftspeicher 5 aufweist. Der erste Kompressor 1 und der zweite Kompressor 3 sind über eine

Kompressorleitung 14 miteinander verbunden. Die

Kompressorleitung 14 führt zu dem Druckluftspeicher 5, so dass die in den Kompressoren 1, 3 nacheinander komprimierte Luft durch die Kompressorleitung 14 in den Druckluftspeicher 5 gepumpt werden kann. Der erste Kompressor 1 ist vorzugswei ^¬ se ein Niederdruckverdichter, während der zweite Kompressor 3 ein Hochdruckverdichter ist. Das Druckluftspeicherkraftwerk 20 weist ferner einen Expander 11 auf, der zur Entspannung des Druckluftspeichers 5 über eine Expanderleitung 15 mit dem Druckluftspeicher 5 fluidkommunizierend verbunden ist. Die beiden Kompressoren 1, 3 bilden den Kompressionsteil, der Expander 11 den Expansionsteil des Druckluftspeicherkraftwerks 20. An der Kompressorleitung 14 zwischen dem Kompressor 1 und dem zweiten Kompressor 3 ist ein Wärmetauscher 2 angeordnet. Dieser dient dazu, die bei der Kompression der Luft im ersten Kompressor 1 entstehende Wärme dem komprimierten Luftstrom zu entziehen. Die entzogene Wärme wird indirekt auf ein Heizme ^¬ dium, welches durch den Wärmetauscher 2 fließt, übertragen. An den Wärmetauscher 2 ist eine Aufheizleitung 8 angeschlos- sen, über die das aufgeheizte Heizmedium zu dem Expander 11 geführt und in diesen eingeleitet werden kann. Als Heizmedium dient insbesondere Luft. Die aufgeheizte Luft wird über nicht näher dargestellte Einlässe in den Expander 11 eingeführt, um diesen zu erhitzen. Um die Durchflussmenge an Heizmedium durch die Aufheizleitung 8 zu kontrollieren, ist in der Aufheizleitung 8 ein regelbares Absperrorgan 6 angeordnet, wel ^¬ ches vorzugsweise ein Ventil ist. Über eine Kontrolleinheit 16 kann das regelbare Absperrorgan 6 angesteuert werden, so dass der Durchfluss an Heizmedium durch die Aufheizleitung 8 verändert werden kann. Vorzugsweise kann die Kontrolleinheit 16 das Absperrorgan 6 in Abhängigkeit der Temperatur im Expander 11 regeln. Hierzu können Temperatursensoren im Expander 11 angeordnet sein, die Temperaturdaten an die Kontrolleinheit 16 abgeben. In Strömungsrichtung zu dem Druckluft- Speicher 5 ist nach dem ersten Wärmetauscher 2 der zweite

Kompressor 3 angeordnet. Die im ersten Kompressor 1 verdichtete Luft wird im zweiten Kompressor 3 nochmals verdichtet. Nach dem zweiten Kompressor 3 ist an der Kompressorleitung 14 ein zweiter Wärmetauscher 4 angeordnet, der die bei der Kom- pression der Luft im zweiten Kompressor 3 entstehende Wärme aus dem Luftstrom entzieht und auf ein zweites Heizmedium, welches durch den zweiten Wärmetauscher 4 läuft, überträgt. Das erhitzte zweite Heizmedium wird in die Aufheizleitung 8 geleitet und über diese in den Expander 11 geführt. In dieser Ausführungsvariante des Druckluftspeicherkraftwerks 20 werden die in beiden Wärmetauschern 2, 4 aufgeheizten Heizmedien in ein und derselben Aufheizleitung 8 zusammengeführt. Über eine Mischstrecke 7 werden die Heizmedien vermischt. Vor der Ein- leitung des Heizmediums des zweiten Wärmetauschers 4 in die Mischstrecke 7 durchläuft das Heizmedium ein regelbares Ab ^¬ sperrorgan 9. Dieses ist ebenfalls über die Kontrolleinheit 16 ansteuerbar. Durch die Ansteuerbarkeit der Absperrorgane 6, 9 kann die Temperatur des in den Expander 11 eingeleiteten Heizmediumstroms eingestellt werden. Das Heizmedium des zwei ^¬ ten Wärmetauschers 4 wird höher erhitzt, als das Heizmedium im Wärmetauscher 2. So kann je nach Stellung der Absperrorgane 6, 9 unterschiedliche heißes Heizmedium zu dem Expander 11 geleitet werden.

Der Vorteil des Druckluftspeicherkraftwerks 20 liegt darin, dass Kompressionswärme, die in der Regel durch

Wärmeübertrager an die Umgebung abgegeben wird, genutzt wer- den kann, um den Expander 11 während seiner Stillstandphase aufzuheizen, um diesen auf den anschließenden Betrieb vorzubereiten. Diese Wärme kann in einen Luftstrom übertragen werden, der über die Aufheizleitung 8 in den stillstehenden Expander 11 eingeleitet werden kann und diesen damit erwärmt oder zumindest seine Abkühlung verzögert. Die Luft verlässt den Expander 11 vorzugsweise durch dessen Wellenabdichtungen. Da die Kompression vorzugsweise mehrstufig verläuft, kann die Temperatur der in den Expander eingeleiteten Luft mittels der regelbaren Absperrorgane 6, 9 und der Mischstrecke 7 sehr ge- nau eingestellt werden. Eine Abkühlung des Expanders 11 durch die bei der Expansion der komprimierten Druckluft aus dem Druckluftspeicher 5 über die Expanderleitung 15 in den Expander 11 eingeleitete Luft kann dadurch effektiv und gleichzei ^¬ tig kostengünstig verhindert werden.

Ein Vorteil des Druckluftspeicherkraftwerks 20 liegt in der energiesparenden, technisch aufwandsarmen Sicherstellung einer kurzen Startzeit des Expanders 11. Außerdem gehen die Temperaturdifferenzen, denen der Expander 11 normalerweise ausgesetzt ist, zurück. Damit vermindert sich der Inspekti ^¬ onsaufwand und die Lebensdauer des Druckluftspeicherkraft ^¬ werks 20 verlängert sich.