AASD – Abdichtung und Auslegung von Speicherhohlräumen für Druckluftspeicherkraftwerke

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501932
• Projekttitel Englisch: AASD – Sealing and Design of Underground Caverns for Compressed Air Storage Plants

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Diverse Aspekte der Abdichtung von Speicherhohlräumen für Druckluftspeicherkraftwerke werden untersucht. Es wird abgeklärt, wie dicht die Abdichtung sein muss resp. wie teuer sie sein darf, damit das Kraftwerk wirtschaftlich ist. Zudem wird untersucht, ob bestehende Membranen dicht genug sind resp. mit welchem Aufwand sie entwickelt und hergestellt werden können. Die Auslegung der Hohlräume und deren Auswirkungen auf die Membran und die Wirtschaftlichkeit werden ebenfalls analysiert.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Several aspects of sealing caverns for compressed air storage plants will be investigated. We will investigate how tight the sealing needs to be resp. how expensive it may be to ensure the plant will be economical. In addition, we will investigate whether existing membranes are tight enough resp. what effort is required to develop and manufacture them. The design of the caverns and the influence on the membrane and the profitability will also be analysed.

Schlussbericht (Deutsch)

Laboruntersuchungen bei 40°C und bis zu 100 bar haben gezeigt, dass bestehende Sika Abdichtungsfolien ausreichend dicht sind, um Luftverluste aus den Speicherhohlräumen von Druckluftspeicherkraftwerken klein genug zu halten und damit die Effizienz und Kapazität der Speicherkraftwerke sicherzustellen. Weitere Laboruntersuchungen haben klare Hinweise geliefert, dass die Abdichtungsfolien bei Drücken von bis zu 100 bar vor Unebenheiten geschützt werden müssen, um ein Durchbohren der Folien zu vermeiden. Dieser Schutz kann durch ein mehrschichtiges Abdichtungssystem bewerkstelligt werden. Drei Abdichtungssysteme wurden unter Berücksichtigung der Anbringung im Speicherhohlraum und der Wartung entwickelt. Mögliche Konzepte zur Ortung von Leckagen wurden angedacht. Experimentelle Untersuchungen zur Kompatibilität der Materialien in den Abdichtungsystemen, der Anbringung der Abdichtungssysteme und deren Dichtheit sollten in möglichen Folgeprojekten durchgeführt werden. Im Weiteren wurden die Auslegung der Maschinenhalle und der Speicherhohlräume in Druckluftspeicherkraftwerken unter geomechanischen Gesichtspunkten untersucht. Für ein Druckluftspeicherkraftwerk mit 500 MWh Kapazität wurden drei Hohlraumvarianten (Schacht, Kaverne, Kaverne/Tunnel) dimensioniert. Anhand geologischer Karten wurden im Grimselgebiet vier Standorte eines Druckluftspeicherkraftwerks genauer studiert. Die Kosten für den Bau der Maschinenhalle, der Speicherhohlräume und der Zugänge werden auf 69 bis 95 MCHF geschätzt.

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht [PDF] 14'848 kB

Schlussbericht (Englisch)

Laboratory investigations at 40°C and at up to 100 bar have shown that existing Sika sealing sheets are sufficiently tight to keep air losses from cavities in compressed air storage plants small enough and thereby ensure their efficiency and capacity. Additional laboratory investigations have delivered clear evidence that at pressures of up 100 bar, the sealing sheets must be protected against roughness to prevent them from being perforated. The protection can be achieved by a multilayer sealing system. Three sealing systems were developed by considering their installation and maintenance in the cavern. Feasible concepts for the detection of leakages were elaborated. Experimental investigations of the compatibility of the materials in the sealing systems, their installation, and their tightness should be conducted in possible follow-up projects. Furthermore, the layout of the machine hall and the cavities in compressed air storage plants were investigated from a geomechanical perspective. For a compressed air storage plant with a capacity of 500 MWh, three cavity variants (shaft, cavern, cavern/tunnel) were dimensioned. Four plant locations in the Grimsel area were investigated in detail using geological maps. The costs for constructing the machine hall, the cavities and their access points were range from 69 to 95 MCHF.