Gaskraftwerk Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gaskraftwerks, umfassend eine Gasturbine, welche mit einem Generator über eine Achse verbunden ist, wobei der Generator dazu ausgebildet ist, auch als Motor betrieben zu werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein solches Gas- kraftwerk.

Aufgrund der zunehmend erfolgenden Umstellungen im öffentlichen elektrischen Versorgungsnetzwerk hin zu einer Versorgung mit dezentralisiert angeordneten erneuerbaren Stromerzeu- gungsquellen ist zunehmend eine verbesserte Regulierung bzw. geeignete Zwischenspeicherung von elektrischer Energie notwendig, um die Stromversorgungsnetzwerke auch bei stark fluk ^¬ tuierender Nachfrage bzw. Stromeinspeisungen stabil betreiben zu können.

Insbesondere die Zwischenspeicherung von elektrischer Energie in Form von mechanischer Energie, beispielsweise mittels Druck bzw. einer Änderung der potentiellen Energie eines Speichermediums, eignet sich besonders zur kurz- und mittel- fristigen Energiespeicherung . Hierbei werden typischerweise die im öffentlichen Stromversorgungsnetzwerk zur Verfügung stehenden elektrischen Überschussenergiemengen dazu verwandt, das Speichermedium hinsichtlich seines mechanischen Energiezustandes zu verändern. Bei Pumpspeicherkraftwerken wird bspw. Wasser auf ein höher gelegenes potentielles Energienniveau mittels geeigneter Fördervorrichtungen angehoben, um zeitversetzt mittels des auf sein ursprüngliches Niveau fal ^¬ lenden Wassers Turbinen und Generatoren zur Stromerzeugung anzutreiben. Der Strom kann erneut in das öffentliche Strom- Versorgungsnetz eingespeist werden und kann vor allem zu Zeiten bereit gestellt werden, zu welchen eine erhöhter Strombzw. Regulierungsbedarf besteht. Nachteilig an den herkömmlichen Speicherkraftwerkstechnolo ^¬ gien ist jedoch deren örtliche Beschränkung hinsichtlich ihres möglichen Einsatzes. So können etwa Pumpspeicherkraftwerke in den meisten Fällen nur dort eingesetzt werden, wo die örtliche Topographie geeignete Höhenunterschiede aufweist. Zusätzlich zu diesen Nachteilen wird vielfach auch ein unerwünschter Eingriff in das Erscheinungsbild von Landschaft und Natur beklagt. Vor allem durch die notwendige Errichtung von großen baulichen Vorrichtungen über Tage können solche

Nachteile kaum vermieden werden.

Aufgrund dieser Nachteile der herkömmlichen Technologien zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie stellt es sich als erforderlich heraus, eine verbesserte technische Lösung anzubieten. Insbesondere soll es Aufgabe der vorliegenden Erfindung sein, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Überführung von elektrischem Strom aus dem öffentlichen Versorgungsnetz in eine geeignete Form der speicherbaren Energie mittels bereits vorhandener Kraftwerkstechnologie erreicht. Weiterhin stellt es sich als besonders wünschenswert heraus, ein Ver ^¬ fahren vorzuschlagen, welches auf bereits vorhandenen Kraftwerkstechnologien basierend, ermöglicht, dass Kraftwerke durch lediglich geringe und wenig kostenintensive Änderungen soweit umgerüstet werden können, damit sie nicht nur für die Erzeugung von elektrischem Strom sondern auch für die Bereitstellung von geeigneten Formen von speicherbaren Energien geeignet sind. Insbesondere soll auch ein Verfahren zur Bereit ^¬ stellung von speicherbarer Energie vorgeschlagen werden, das verhältnismäßig geringere Eingriffe in Natur und Umwelt er- laubt, bzw. diese vollständig vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentansprüchen 1 und 2 sowie durch ein Gaskraftwerk gemäß Patentansprüchen 13 und 14 gelöst.

Insbesondere wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Be ^¬ trieb eines Gaskraftwerks gelöst, umfassend eine Gasturbine, welche eine Kompressorstufe sowie eine Turbinenstufe auf- weist, und mit einem Generator über eine Achse verbunden ist, wobei der Generator dazu ausgebildet ist, auch als Motor be ^¬ trieben zu werden, welches Verfahren folgende Schritte um- fasst :

- Betreiben des Generators als Motor zum rotatorischen Betrieb der Achse;

gleichzeitiges Ableiten des aus der Turbinenstufe austre ^¬ tenden Gasstroms und

Zuleiten dieses Gasstroms an einen ersten Wärmetauscher zur Übertragung von thermischer Energie aus dem Gasstrom auf ein Wärmetauscherfluid;

Zuführen des Wärmetauscherfluids an einen Thermospei- cher ;

Weiterhin wird diese Aufgabe durch Verfahren zum Betrieb ei ^¬ nes Gaskraftwerks gelöst, umfassend eine Gasturbine, welche eine Kompressorstufe sowie eine Turbinenstufe aufweist, und mit einem Generator über eine Achse verbunden ist, wobei der Generator dazu ausgebildet ist, auch als Motor betrieben zu werden, welches Verfahren folgende Schritte umfasst:

Betreiben des Generators als Motor zum rotatorischen Betrieb der Achse;

gleichzeitiges Ableiten des aus der Turbinenstufe aus ^¬ tretenden Gasstroms und

Zuleiten dieses Gasstroms an einen ersten Wärmetauscher zur Übertragung von thermischer Energie aus dem Gasstrom auf ein Wärmetauscherfluid;

Übertragen von thermischer Energie des Wärmetauscherflu ^¬ ids an ein Wärmespeicherfluid, welches Wärmespeicherflu ^¬ id in einem weiteren Schritt einem Thermospeicher zugeführt wird.

Weiterhin wird diese Aufgabe durch ein Gaskraftwerk gelöst, umfassend eine Gasturbine, welche eine Kompressorstufe sowie eine Turbinenstufe aufweist, und mit einem Generator über ei ^¬ ne Achse verbunden ist, wobei der Generator dazu ausgebildet ist, auch als Motor betrieben zu werden, weiterhin umfassend eine Gasleitungsvorrichtung, welche mit der Turbinenstufe derart zusammen wirkt, dass ein Gasstrom, welcher aus der Turbinenstufe austritt, abgeleitet und einem ersten Wärmetauscher zugeleitet wird, wobei der Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, thermische Energie aus dem Gasstrom zu entnehmen und auf ein Wärmetauscherfluid zu übertragen, wel ^¬ ches in einem Thermospeicher zur Zwischenspeicherung eingeleitet werden kann. Überdies wird diese Aufgabe durch ein Gaskraftwerk gelöst, umfassend eine Gasturbine, welche eine Kompressorstufe sowie eine Turbinenstufe aufweist, und mit einem Generator über ei ^¬ ne Achse verbunden ist, wobei der Generator dazu ausgebildet ist, auch als Motor betrieben zu werden,

weiterhin umfassend eine Gasleitungsvorrichtung, welche mit der Turbinenstufe derart zusammen wirkt, dass ein Gasstrom, welcher aus der Turbinenstufe austritt, abgeleitet und einem ersten Wärmetauscher zugeleitet wird, wobei der Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, thermische Energie aus dem Gasstrom zu entnehmen und auf ein Wärmetauscherfluid zu übertragen, wel ^¬ ches in einem zweiten Wärmetauscher wenigstens einen Teil der thermischen Energie an ein Wärmespeicherfluid abgeben kann, das in einem Thermospeicher zur Zwischenspeicherung eingeleitet werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt also die Überführung von elektrischer Energie in thermische Energie. Diese Überführung kann mittels an vielen Orten bereits vorhandener Gaskraftwerkstechnologie erreicht werden, indem nämlich der Generator, der zur elekt- rischen Stromerzeugung vorgesehen ist, insoweit angepasst wird, dass er auch als Motor zur Erzeugung eines thermisch erwärmten Gasstroms betrieben werden kann.

Da der Generator in Bezug zu einem Motor lediglich auf der Umkehrung eines technischen Prinzips basiert, sind zur Anpas ^¬ sung des Generators nur verhältnismäßig kleine und kosten ^¬ günstige Änderungen vorzunehmen, die es erlauben, den Generator auch als Motor zu betreiben. Hierbei ist etwa das Schutz- konzept des Generators zu überarbeiten. Zudem werden vielfach Generatoren für Gasturbinen bereits so gebaut, dass sie in der Anlaufphase bis zur Erreichung einer gewünschten Mindestdrehzahl als Motor betrieben werden können. Ein solcher Be- trieb als Motor gewährleistet jedoch nur einen asynchronen Betrieb, welcher auch nicht dafür vorgesehen ist, hohe Leis ^¬ tungsaufnahmen zum Erreichen der Nenndrehzahl der Gasturbine bereit zu stellen. Die Bereitstellung eines thermisch erwärmten Gasstroms ist bei herkömmlichen Leistungsaufnahmen ohne Zuheizen durch den Motor kaum möglich, da bei einem herkömmlichen Betrieb der Gasturbine eine Zündung von Brennstoff in der Brennkammerstufe vor Erreichung der Nenndrehzahl zusätzlich Verbrennungsleistung liefert, also dafür sorgt, dass ein erwünschter Verdichtermassenstrom erreicht werden kann. Der Motor hat also in diesem regulären Betrieb nicht die gesamte Leistung zur Verfügung zu stellen, um die Gasturbine auf Nenndrehzahl zu bringen. Wird jedoch die Verbrennungsleistung nicht oder nicht in dem Maße wie beim herkömmlichen Betrieb zur Verfügung gestellt, erfordert dies eine zusätzliche Leis- tungsaufnähme durch den Motor, zu welcher herkömmliche Gene ^¬ ratoren, die als Motoren betrieben werden, nicht ausgelegt sind .

Bei Betrieb des Generators als Motor erfolgt die Verwendung von elektrischer Energie, die aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz entnommen werden kann, zum rotatorischen Betrieb der Achse. Diese treibt wiederum die von der Gasturbine um- fasste Turbinenstufe sowie Kompressorstufe an und sorgt somit für einen Gasstromfluss durch die Gasturbine, der dem Fluss bei einem Strom erzeugenden Betrieb der Gasturbine gleichge ^¬ richtet ist. Anders als beim Strom erzeugenden Betrieb der Gasturbine soll jedoch bei dem erfindungsgemäßen Betrieb kei ^¬ ne Stromerzeugung erfolgen, sondern lediglich die Umwandlung von elektrischer Energie in eine geeignete speicherbare Form der Energie. Strom wird also verbraucht. Zudem wirkt der

Stromverbrauch aufgrund der großen Massenträgheit von Achse, Kompressor und Turbine der Gasturbine Frequenz stabilisierend auf die Netzfrequenz des öffentlichen Versorgungsnetzes. In- sofern können geringere Netzschwankungen auch auf geeignete Weise ausgeglichen werden während dem öffentlichen Stromversorgungsnetz gleichzeitig elektrische Energie entzogen wird.

Bei erfindungsgemäßem Betrieb des Generators zur Erzeugung von thermischer Energie mittels der Gasturbine wird zunächst Luft aus der Umgebung, in die Kompressorstufe eingesaugt, um diese Luft zu verdichten und damit wenigstens teilweise eine adiabatische Erwärmung dieser so verdichteten Luft zu erreichen. Folglich tritt bei dem erfindungsgemäßen Betrieb des Generators als Motor relativ wärmere Luft aus der Kompressor stufe aus, und passiert die Brennkammerstufe sowie die Turbi nenstufe. Bei Austritt aus der Turbinenstufe kann das Gas in geeigneter Weise abgeleitet werden, wobei seine thermische Energie nach geeigneter Führung durch thermische Wechselwirkung in einem ersten Wärmetauscher auf ein Wärmetauscherflui übertragen werden kann. Dieses Wärmetauscherfluid kann zur weiteren, zeitlich nachfolgenden Verwendung, etwa zur Rück- verstromung bei höheren Stromnachfragen in dem öffentlichen Stromversorgungsnetz, in einem Thermospeicher bevorratet wer den. Alternativ kann das Gaskraftwerk auch so ausgebildet sein, dass das Wärmetauscherfluid seine thermische Energie auf ein Wärmespeicherfluid in einem zweiten Wärmetauscher übertragen kann, welches dann ebenfalls in einem Thermospei ^¬ cher bevorratet wird. Damit steht die thermische Energie des Wärmetauscherfluids und/oder des Wärmespeicherfluids auch zu einem späteren Zeitpunkt noch für weitere thermische Anwen ^¬ dungen zur Verfügung. Besonders vorteilhaft erfolgen solche Anwendungen zu Zeiten, zu welchen Strom aus den öffentlichen Stromversorgungsnetzen relativ teuer ist.

Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass der Thermospeicher ein Bauteil ist, welches nicht von einer bereits bestehenden Dampferzeugereinheit umfasst ist, die zur Dampferzeugung für den Betrieb einer Dampfturbine vorgesehen ist. Der Thermo ^¬ speicher ist vielmehr ein zusätzliches Bauteil, welches von einem herkömmlichen Gas-und-Dampfkraftwerk nicht umfasst ist Weiter ist darauf hinzuweisen, dass die Abführung der erwärmten Luft aus der Turbinenstufe erfolgt und keine baulichen Veränderungen an der Gasturbine selbst erfordert. Insbesonde ^¬ re sind keine zusätzlichen Auslässe vorzusehen, über welche die durch Kompression erwärmte Luft abgeleitet werden müsste.

Vorliegend soll der Begriff des Gaskraftwerks in einer brei ^¬ ten Bedeutungsform verstanden werden. Insbesondere sind unter einem Gaskraftwerk auch ein kombiniertes Gas- und Dampfkraft- werk zu verstehen, bei welchen eine Dampfturbine mittels der thermischen Abwärme des Rauchgases einer Gasturbine betreibt. Zudem ist auch ein Gaskraftwerk davon umfasst, welches ein externes Dampfkraftwerk mit thermischer Wärme versorgt. Ebenso ist unter ein Gaskraftwerk eine großtechnische prozess- technische Anwendung zu fassen, welche eine Gasturbine zur Stromerzeugung aufweist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Gaskraftwerks kann dieses vorsehen, dass der Generator mittels Überschussstrom als Motor betrieben wird. Da Überschussstrom mitunter kostenfrei oder sogar gegen Vergütung aus dem öffentlichen Stromnetz entnommen werden kann, kann der Betrieb des Generators als Motor sehr kostengünstig erfolgen. Da überdies die Gas- turbine zu Zeiten, zu welchen Überschussstrom in den öffentlichen Stromnetzen zur Verfügung steht, typischerweise nicht zur Stromerzeugung eingesetzt wird, eignet sich der ausführungsgemäße Betrieb des Generators als Motor aus wirtschaft ^¬ lichen Gesichtspunkten besonders.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Generator als Motor bei variabler Drehzahl betrieben. Ein solcher Betrieb erlaubt unterschiedliche Mengen an elektrischer Energie aus dem elekt- rischen Versorgungsnetz zu entnehmen und kann damit in geeigneter Weise der Menge an zur Verfügung stehenden Überschussstrom angepasst werden. Zudem erlaubt ein variabler Betrieb auch die Bereitstellung eines Gasstroms unterschiedlicher Temperaturen durch unterschiedliche Kompressionsleistungen. Nach entsprechender Temperaturwahl kann der Gasstrom folglich hinsichtlich seines Wärmegehalts an die Anforderungen der Anwendung angepasst werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Generator als Motor derart betrieben werden, dass der Gasstrom wenigstens eine Temperatur von 100 °C, bevorzugt von wenigstens 150 °C und ganz besonders bevorzugt wenigstens 300°C aufweist. Hierbei ist die Motorleistung bzw. die Drehzahl entsprechend an die Temperatur des Gasstromes anzupassen. Da bei höherem Verdichtermassenstrom und somit höherem Verdichterenddruck auch eine verstärkte Kompressionsrate des Motors resultiert, können bei solchen Betriebsbedin- gungen mitunter höhere Wärmemengen bei höheren Temperaturen auf den Gasstrom übertragen werden. Dies macht sich insbesondere vorteilhaft bei temperaturgesteuerten Verfahren zur Gewinnung von thermischer Energie, bzw. temperaturgesteuerten Schritten solcher Verfahren vorteilhaft bemerkbar. Ist bei Kompression ohne Zufeuerung in der Gasturbine ein Temperaturniveau zwischen 120°C und 200°C zu erwarten, so kann bei ge ^¬ eigneter Zufeuerung auch ein höheres Temperaturniveau von mehr als 200°C, insbesondere auch von mehr als 300°C erreicht werden .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass während des Be ^¬ triebs des Generators als Motor zur Abgabe thermischer Ener ^¬ gie durch den Gasstrom der Gasturbine kein Brennstoff zuge- führt wird. Die Übertragung von thermischer Energie auf den Gasstrom in der Gasturbine ist also lediglich auf die Kompression zurück zu führen, welche der Gasstrom in der Kompressorstufe der Gasturbine erfährt. Entsprechend der dort vorherrschenden Kompressionsrate wird das Temperaturniveau des Gasstromes mehr oder minder erhöht. Ausführungsgemäß sind also zur Übertragung von thermischer Energie auf den Gasstrom keine Brennstoffe notwendig, so dass ein besonders kosten ^¬ günstiges Verfahren resultiert. Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass während des Betriebs des Generators als Motor zur Abgabe thermischer Energie durch den Gasstrom der Gasturbine Brennstoff in einer Menge zugeführt wird, welche geringer ist, als eine Menge, die der Gasturbine zugeführt wird bei regulären Strom erzeugendem Berieb, wobei der Brennstoff in der Gasturbine zur Erzeugung von thermischer Energie verbrannt wird. Sollte etwa die Kompressionsra- te in der Kompressorstufe nicht ausreichend sein, um ein vor ^¬ bestimmtes Temperaturniveau des Gasstroms zu erreichen, kann diesem in der Gasturbine ein Brennstoff zugeführt werden, welcher dann durch Zündung verbrannt wird. Die Verbrennung dient der Bereitstellung von thermischer Energie, die auf den Gasstrom übertragen wird.

Die Versorgung des Gasstroms mit einem Brennstoff unterschei ^¬ det sich jedoch ausführungsgemäß von einem regulären Betrieb der Gasturbine zur Stromerzeugung dahin gehend, dass die thermische Energie nicht zum Betrieb der Turbinenstufe in der Gasturbine in dem Maße vorgesehen ist, wie bei einem herkömmlichen Betrieb. Die thermische Energie dient einerseits zur Erhöhung des thermischen Energieinhalts des Gasstroms auf ein Niveau, welches den regulären Betrieb der Turbinenstufe nor- malerweise nicht ermöglicht. Andererseits ermöglicht die Zu- feuerung von Brennstoff, etwa Erdgas, in der Brennkammer auch eine Abgabe von thermischer Leistung in der Turbinenstufe, wodurch ein mechanischer Antrieb dieser erreicht wird, der jedoch geringer ist, als bei einem regulären Betrieb. Inso- fern kann durch eine geeignet eingestellte Zuführung von

Brennstoff und Verbrennung desselben der Motor hinsichtlich der Leistungsaufnahme entlastet und sogar gesteuert werden. Hierbei sind geringere Mengen an Brennstoff notwendig als im Vergleich zu einem herkömmlichen Betrieb zur Stromerzeugung. Ausführungsgemäß kann also die Temperatur bzw. der thermische Energieinhalt des Gasstroms vorteilhaft erhöht werden. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass der Betrieb des Generators als Motor zur Abgabe thermischer Energie durch den Gasstrom dem Betrieb des Generators in einem regulären Strom erzeugendem Betrieb mit einer zeitlichen Verzögerung von weniger als einer Stunde, bevorzugt von weniger als einer halben Stunde folgt. Hierbei soll der reguläre Betrieb als Volllastbetrieb verstanden werden. Insofern können auch relativ kurze Wechsel zwischen Volllast bei der Stromerzeugung und einem Betrieb zur Stromentnahme aus den Stromversorgungsnetzen unter gleichzeitiger Speicherung von erzeugter thermischer Wärme erreicht werden. Die angegebenen Überbrückungszeiten dienen typischerweise der thermischen Equilibrierung beim Herunterfahren der Gasturbine zur Stromerzeugung. Um insbesondere keine thermischen Schäden an dem Gaskraftwerk durch einen zu schnellen Lastwechsel von beispielsweise Volllast hin zu einem Strom verbrauchenden Be ^¬ trieb befürchten zu müssen, sind derartige Überbrückungszei ^¬ ten erforderlich.

Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt in einem weiteren Schritt die Entnahme des Wärmetauscherfluids und/oder des Wärmespeicherfluids aus dem Thermospeicher, wobei das entnommene Wärmetauscherfluid und/oder das Wärmespeicherfluid als Prozessdampf oder zur Aufbereitung von Prozessdampf einer Dampfanwendung zugeführt wird. Eine solche Dampfanwendung kann bevorzugt die Versor ^¬ gung industrieller Prozesse mit Dampf aus einem Wasser-Dampf- Kreislaufes sein, in welchen der Prozessdampf eingebracht wird .

Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt in einem weiteren Schritt die Entnahme des Wärmetauscherfluids und/oder des Wärmespeicherfluids aus dem Thermospeicher, wobei das entnommene Wärmetauscherfluid und/oder das Wärmespeicherfluid zur thermischen Konditionie ^¬ rung von Speisewasser in einem Wasser-Dampf-Kreislauf zum Betrieb einer Dampfturbine vorgesehen wird. Hierzu wird das Speisewasser durch Wärmeübertrag zur Vorwärmung und/oder auch zur Verdampfung thermisch konditioniert. Weitere Schritte der thermischen Konditionierung, insbesondere eine Überhitzung eines Dampfes des Speisewassers schließen sich typischerweise nachfolgend daran an. Speisewasser soll hierbei sowohl im Sinne von Kondensatwasser verstanden werden, welches in einem gekoppelten Gas- und Dampfkraftwerksprozess anfällt, wie auch im herkömmlichen Sinne von Speisewasser, welches beispielsweise zur Versorgung eines externen Dampfprozesses vorgesehen ist, in bspw. einem externen Dampfkraftwerk.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass in einem weiteren Schritt die Entnahme des Wärme ^¬ tauscherfluids und/oder des Wärmespeicherfluids aus dem Ther- mospeicher erfolgt, wobei das entnommene Wärmetauscherfluid und/oder das Wärmespeicherfluid zur Konditionierung der Eintrittsluft der Gasturbine bei einem regulären Strom erzeugendem Betrieb vorgesehen wird. Eine solche Konditionierung erfolgt typischerweise mittels eines Eintrittsluftkonditionie- rers, der im Einsaugbereich der Kompressorstufe angeordnet ist. Durch geeigneten Wärmeübertrag aus dem Wärmetauscherflu ^¬ id und/oder dem Wärmespeicherfluid kann so die Eintrittsluft erwärmt werden, wodurch insbesondere in Teillast ein effi ^¬ zienter Betrieb der Gasturbine erreicht werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in einem weiteren Schritt die Entnahme des Wärmetauscherfluids und/oder des Wärmespeicherfluids aus dem Thermospeicher erfolgt, wobei das entnommene Wärmetau ^¬ scherfluid und/oder das Wärmespeicherfluid in ein Fernwärm ^¬ netzwerk eingeleitet wird.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Gaskraftwerks kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Nachwärme- stufe umfasst ist, welche stromabwärts in Bezug auf die Gas ^¬ turbine und stromaufwärts in Bezug auf den ersten Wärmetau ^¬ scher so mit dem Gasstrom zusammenwirkt, dass zusätzliche thermische Energie dem Gasstrom zugeführt werden kann. Aus ^¬ führungsgemäß kann also das Temperaturniveau des Gasstroms angehoben werden, indem dem Gasstrom aus der Nachwärmestufe weitere thermische Energie zur Verfügung gestellt wird. Folg ^¬ lich steht in dem ersten Wärmetauscher ein höheres Temperaturniveau und damit eine größere Wärmemenge zur Verfügung, welche auf das Wärmetauscherfluid übertragen werden kann. So können alle weiteren Anwendungen, die der Versorgung mit thermisch konditioniertem Wärmetauscherfluid bedürfen, mit einem höheren Energiegehalt bzw. einer höheren Wärmemenge betrieben werden. Dies kann sich insbesondere auf die Effizienz dieser Anwendungen vorteilhaft auswirken.

Gemäß einer bevorzugten Weiterführung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Nachwärmerstufe durch einen Verbrennungsprozess thermische Energie bereit stellt, welcher Verbrennungsprozess insbesondere ein mit Erdgas versorgter Verbrennungsprozess ist. Besonders bevorzugt kann das Erdgas dem Brennstoffreservoir entnommen werden, welches auch zur Versorgung der Gasturbine mit Brennstoff dient. Erdgas ist zudem ein im Vergleich zu bspw. Erdöl relativ umweltfreundlicherer Energieträger, der mit höherem Wirkungsgrad und geringeren Rückständen verbrannt werden kann. Demgemäß stellt sich die vorliegende Ausführungsform als besonders umweltgerecht dar. Zudem ist bei Entnahme aus dem gleichen Brennstoffreservoir, welches auch zur Versorgung der Gastrubine vorgesehen ist, keine weitere Bereitstellung eines Brennstoffes erfor ^¬ derlich.

Weiterhin vorteilhaft kann es sein, wenn der Wärmeübertrag in dem ersten Wärmetauscher ausreichend groß ist, um das Wärme ^¬ tauscherfluid thermisch in einen Dampf, bzw. ein überhitztes und unter Druck stehendes Fluid zu überführen, wobei das Wär ^¬ metauscherfluid bevorzugt in dem Thermospeicher unter Druck bevorratet werden kann. Insbesondere ist das Wärmetau ^¬ scherfluid Wasser und wird in überhitzter Form bevorratet. Dieses Wasser kann folglich einem Dampfprozess in einem

Dampfkraftwerk zur Verwendung zugeführt werden. Alternativ kann auch das Wärmespeicherfluid anstelle des Wärmetau ^¬ scherfluids diese Aufgabe erfüllen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Wärmetauscherfluid Wasser. Dieses kann bspw. von einem Dampfkreislauf umfasst sein. Ein solcher Dampfkreislauf eignet sich besonders zur elektrischen Stromerzeugung, etwa mittels einer Dampfturbine. Folglich kann die vom Wärmetauscherfluid umfasste thermische Energie einem effizienten Stromerzeu- gungsprozess zur Verfügung stehen, welcher vor allem auch zeitlich verzögert erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetzwerk einspeisen kann. Ebenso eignet sich hierfür das Wärmespeicherfluid anstelle des Wärmetauscherfluids .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können das Wärmetauscherfluid und/oder das Wärmespeicherfluid einem Eintrittsluftkonditionierer zugeführt werden, der zur Vorwärmung der Eintrittsluft ausgebildet ist, welche durch die Gas ^¬ turbine bei regulärem Strom erzeugendem Betrieb in die Kompressorstufe eingesaugt wird. Durch Vorwärmung der Eintritts ^¬ luft kann der Verbrennungsprozess effizienter gestaltet wer ^¬ den. Zudem hat sich gezeigt, dass weniger Verbrennungsrückstände, insbesondere weniger feste Verbrennungsrückstände bei dem Verbrennungsvorgang erzeugt werden. Folglich steigt einerseits die Effizienz des Verbrennungsvorganges andererseits verbessert sich auch der Einfluss des Verbrennungsvorganges auf die Verbrennungsluft hinsichtlich der Rückstände.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gaskraftwerks kann das Wärmetauscherfluid und/oder das Wär ^¬ mespeicherfluid einem dritten Wärmetauscher zugeführt werden, der zur Vorwärmung von Speisewasser in dem Dampfprozess zum Betrieb einer Dampfturbine ausgebildet ist. Demgemäß kann der thermische Energieinhalt des Speisewassers in geeigneter Wei ^¬ se erhöht werden, wodurch der nachfolgende Stromerzeugungs- prozess mittels einer Dampfturbine effizienter erfolgen kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steht das Wärmetauscherfluid und/oder das Wärmespeicherfluid mit einem Fernwärmenetz in Thermal- und/oder Fluidverbindung . Folglich kann die mittels der Gasturbine bereitgestellte Wärme ver ^¬ lustarm direkt zum Endverbraucher geleitet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Figuren bei- spielhaft dargestellt werden. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematisch zu verstehen sind und keine Einschränkung hinsichtlich einer Konkretisierung der gezeigten Ausführungsform darstellen. Zudem werden die einzelnen Merkmale, die in den Figuren dargestellt sind, für sich alleine wie auch in Verbindung mit den anderen in den Figuren dargestellten Merkmalen beansprucht.

Hierbei zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Gaskraftwerks in einer schematischen Ansicht;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Gaskraftwerks in einer schematischen Darstellung;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Gaskraftwerks, ebenfalls in einer schematischen Darstellung; Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gaskraftwerks 1 in einer schematischen Darstellung. Hierbei umfasst das Gaskraftwerk 1 eine Gasturbine 10, welche eine Kompressorstufe 11, eine Brennkammerstufe 12 sowie eine Tur ^¬ binenstufe 13 aufweist. Die Gasturbine 10 ist über eine Achse 15 mit einem Generator 14 verbunden. Der Generator 14 ist er- findungsgemäß geeignet, auch als Motor betrieben zu werden. Demgemäß kann die Gasturbine 10 in einem regulären Strom erzeugenden Verfahren wie auch in einem lediglich zur Bereit- Stellung thermischer Wärme vorgesehenen Verfahren, welches elektrischer Energie verbraucht, betrieben werden.

In dem lediglich zur Bereitstellung thermischer Wärme unter Verbrauch von elektrischer Energie geeigneten Verfahren wird der Generator 14 als Motor betrieben, wobei Eintrittsluft in die Kompressorstufe 11 eingesogen wird und einen Gasstrom 16 ausbildet, der durch die Brennkammerstufe 12 hindurch tritt, ohne jedoch mit einem Brennstoff in einer Menge vermischt zu werden, wie sie dem Gasstrom 16 bei regulärem Betrieb zugemischt würde. Insbesondere wird dem Gasstrom 16 kein Brenn ^¬ stoff zugemischt. Der Gasstrom 16 nimmt aufgrund der Kompres ^¬ sion in der Kompressorstufe 11 durch fluiddynamische Verdich ^¬ tung an Wärmegehalt zu. Der Gasstrom 16 tritt weiterhin in die Turbinenstufe 13 ein und durch diese hindurch. Dabei kann der Gasstrom 16 Energie an die Turbine abgeben, jedoch in deutlich geringerem Umfang als es der Fall bei einem regulärem zur Stromerzeugung vorgesehen Verfahren der Fall wäre. Typischerweise ändert der Gasstrom sein Temperaturniveau kaum durch den Energieverlust an die Turbine. Nach dem Austritt aus der Turbinenstufe 13 strömt der Gasstrom 16 in eine Gas ^¬ leitungsvorrichtung 20 ein und wird in geeigneter Weise zu einem ersten Wärmetauscher 30 geführt, an welchem die thermische Energie aus dem Gasstrom 16 an ein Wärmetauscherfluid 31 (vorliegend nicht gezeigt) abgegeben wird.

Um das Temperaturniveau des Gasstroms 16 bei Bedarf zu erhö ^¬ hen, kann zwischen der Gasturbine 10 und dem ersten Wärmetauscher 30 eine Nachwärmerstufe 40 vorgesehen sein, die zur Be- reitstellung zusätzlicher thermischer Energie an den Gasstrom 16 geeignet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Nachwärmerstufe 40 durch eine Erdgaszuleitung 45 mit Erd ^¬ gas als Brennstoff versorgt werden, wobei durch einen

Verbrennungsprozess die Verbrennungswärme durch die Nachwär- merstufe 40 an den Gasstrom 16 abgegeben werden kann. Folglich kann gewährleistet werden, dass der erste Wärmetauscher 30 mit ausreichender thermischer Energie versorgt wird. Ausführungsgemäß steht der erste Wärmetauscher 30 mit einem Kreislauf des Wärmetauscherfluids 31 in thermischer Wirkver ^¬ bindung .

Je nach Temperaturniveau des Gasstroms 16 können Temperaturen erreicht werden, die einen Phasenübergang des Wärmetauscherfluids 31 hervorrufen. Insbesondere kann bei ausreichen ^¬ der Wärmezufuhr an das Wärmetauscherfluid 31 dieses in eine dampf- bzw. gasförmige Phase überführt werden. Ebenso kann es auch unter Druck stehend überhitzt werden, wobei die flüssige Phase beibehalten wird. Das Wärmetauscherfluid 31 kann aus ^¬ führungsgemäß als Dampf über eine Dampfleitung 32 aus dem Kreislauf ausgekoppelt werden, um es weiteren dampftechnischen Anwendungen zur Verfügung zu stellen.

Weiter ist es vorgesehen, die thermische Energie des Wärme ^¬ tauscherfluids 31 aus dem durch eine Pumpe 37 fluiddynamisch angetriebenen Wärmekreislauf in einem zweiten Wärmetauscher

35 auf ein Wärmespeicherfluid 36 (vorliegend nicht gezeigt) zu übertragen, welches etwa in einem Thermospeicher 50 zwischengespeichert werden kann. So nimmt das Wärmespeicherfluid

36 in dem zweiten Wärmetauscher 35 thermische Energie auf, um in dem Thermospeicher 50 für eine spätere Anwendung bevorratet zu werden. Entsprechend einer alternativen Ausführungs ^¬ form kann auch das Wärmetauscherfluid 31 in dem Thermospei ^¬ cher 50 für eine spätere Anwendung bevorratet zu werden.

Bei Bedarf kann bspw. das Wärmespeicherfluid 36 wieder aus dem Thermospeicher 50 über eine Entnahmeleitung 56 entnommen werden. Bevorzugt kann bspw. das Wärmespeicherfluid 36 zur Versorgung einer Fernwärmeleitung entnommen werden. Alternativ zu einer direkten Entnahme des Wärmespeicherfluids 36 aus dem Thermospeicher 50 kann auch eine Entnahme thermischer Energie mittels eines dritten Wärmetauschers 60 erreicht wer ^¬ den. Der Wärmetauscher 60 ist hierbei für vorbestimmte thermische Anwendungen anpassbar. Solche können bspw. die Vorwärmung von Speisewasser bzw. die Vorwärmung von Prozessflüssigkeit wie auch die Vorwärmung von Prozessgasen sein. Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemä ^¬ ßen Gaskraftwerks 1, die sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform lediglich dahingehend unterscheidet, dass die Gasleitungsvorrichtung 20 eine Dampferzeugereinheit 71 auf ^¬ weist. Die Dampferzeugereinheit 71 ist bevorzugt zwischen der Nachwärmerstufe 40 und der Gasturbine 10 in der Gasleitungs ^¬ vorrichtung 20 vorgesehen. Die Dampferzeugereinheit 71 wird während des regulären Strom erzeugenden Betriebs der Gastur- bine 10 zur Dampferzeugung benutzt, wobei der so erzeugte Dampf einer Dampfturbine 70 zum Antrieb zugeleitet werden kann. Eine ausführungsgemäße Verbesserung ist mit der Bereit ^¬ stellung von thermischer Energie über den dritten Wärmetauscher 60 erreicht, welcher aus dem Thermospeicher 50 die dar- in bevorratet Energie des Wärmespeicherfluids 36 entnimmt.

Damit kann der Dampferzeugereinheit 71 Wärme bzw. vorgewärm ^¬ tes Fluid (bspw. Wasser) zugeführt werden, weshalb folglich in der Dampferzeugereinheit 71 ein geringerer Wärmeübertag erforderlich wird, um auf ein vorbestimmtes Temperaturniveau angehoben zu werden, als bei einem Gaskraftwerk, welches die ausführungsgemäße Vorwärmung nicht vorsieht. Die Dampferzeu ^¬ gereinheit 71 kann hierbei weitere Vorwärmerstufen aufweisen oder aber auch lediglich einen Dampferzeuger bzw. Überhitzer. Insbesondere vorteilhaft stellt sich die Vorwärmung des der Dampferzeugereinheit 71 zugeführten Fluids (bspw. Wasser) dann dar, wenn die Gasturbine 10 aus einem Ruhezustand in ei ^¬ nen Betriebszustand überführt wird. Ist das in der Dampfer ^¬ zeugereinheit 71 vorgesehene Fluid nämlich bereits auf einem höheren Temperaturniveau zum Zeitpunkt des Anlaufens der Gas ^¬ turbine, wird der Punkt der Dampferzeugung zu einem relativ früheren Zeitpunkt eintreten. Demgemäß kann auch die Dampfturbine 70 zu einem relativ früheren Zeitpunkt zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Folglich können also die Anfahr- zeiten für den Betrieb der Dampfturbine 70 verringert werden.

Gemäß einer alternativen, in Fig. 2 jedoch nicht gezeigten Ausführungsform, kann die Übertragung von thermischer Energie auf das der Dampferzeugereinheit 71 zugeleiteten Fluids auch mittels des zweiten Wärmetauschers 35 erfolgen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Gaskraftwerks 1, die sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform lediglich dahingehend unterscheidet, dass mittels des dritten Wärmetauschers 60 thermische Energie aus- dem Thermospeicher 50 entnommen werden kann, wobei diese Energie einem Eintrittsluftkonditionierer 62 zugeleitet wird, der dazu ausgebildet ist, die Eintrittsluft, welche bei einem regulären Strom erzeugendem Betrieb der Gasturbine 10 in die Kompressorstufe 11 eingesaugt wird, vorzuwärmen.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Ausfüh- rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird in einem ersten Schritt der Generator 10 als Motor betrieben, um einen Gasstrom 16 auszubilden, der ein im Vergleich zur Umgebungstemperatur erhöhtes Temperaturniveau aufweist. Gleich ^¬ zeitig wird in einem zweiten Schritt der aus der Turbinenstu- fe 13 austretende Gasstrom 16, welcher ein erhöhtes thermi ^¬ sches Energieniveau aufweist, abgeleitet, d.h. in einer ge ^¬ wünschten Richtung geführt. Anschließend wird der Gasstrom 16 einem ersten Wärmetauscher 30 zugeleitet zur Übertragung wenigstens eines Teiles der thermischen Energie auf ein Wärme- tauscherfluid 31. Diese kann anschließend ausführungsgemäß zum späteren Gebrauch in einem Thermospeicher 50 zwischengespeichert werden. Alternativ kann aber auch die thermische Energie auf ein nicht weiter gezeigtes Wärmespeicherfluid 36 in einem zweiten Wärmetauscher 35 überführt werden, welches ebenso zur Zwischenspeicherung in einem Thermospeicher 50 vorgesehen sein kann.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .