Sind Druckluftkraftwerke die idealen Stromspeicher?

Fragezeichen; Bild: shutterstock

Ingenieure in aller Welt arbeiten an sinnvollen Lösungen für das Speichern von überschüssigem Strom. Können Druckluftkraftwerke das Problem der erneuerbaren Energien lösen?

Erneuerbare Energiequellen sollen im Jahr 2020 20 Prozent des Primärenergiebedarfs decken und damit 20 Prozent des klimaschädlichen Kohlendioxides einsparen. Diese Umstellung der Energieversorgung erfordert jedoch eine erhebliche Anpassung der Stromnetze, der Kraftwerke und des Energiemanagements. Denn Solar- und Windenergie kann nicht bedarfsorientiert produziert werden, sondern nur witterungsabhängig. Der Bedarf an Regelenergie, also jener Energie, die zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage benötig wird, wird stark zunehmen. Die Lösung besteht in großen Energiespeichern, in die nicht benötigter Strom der Windenergieanlagen aber auch der Photovoltaik-Kraftwerke eingespeist werden kann. Damit würden diese Energiearten ähnlich plan- und regelbar wie bisher die fossilen oder Kernkraftwerke. Weltweit wächst daher die Nachfrage nach Speichertechnologien für Strom, und es wird intensiv an Energiespeichern geforscht.

Druckluftspeicherung als Alternative?

Eine Möglichkeit zur Stromspeicherung sind Pumpspeicherkraftwerke, bei denen in Zeiten mit einem zu hohen Stromangebot Wasser einen Berg hinaufgepumpt wird. Ist der Strom knapp, fließt das Wasser über einen Generator wieder abwärt und produziert erneut Strom. Das ist eine einfache Idee, aber sehr wirkungsvoll. Leider jedoch begrenzt in der Umsetzung: Für Pumpspeicherkraftwerke sind heftige Eingriffe in die Natur nötig, neue Kraftwerke werden kaum noch gebaut.

Da liegt eine ähnliche Idee nahe: Warum pumpt man nicht einfach Luft statt Wasser? Allerdings nicht den Berg hoch, sondern in die Tiefe? Die dazu benötigten Hohlräume gibt es in Form von ehemaligen Erdgas-Lagerstätten und ausgebeuteten Bergwerken genug. In Norddeutschland könnten die weit verbreiteten Salzstöcke als große Kavernen und Herzstücke von Druckluftspeicher-Kraftwerken dienen. Mit Hilfe von Turbinen ließe sich Luft in die Tiefe pumpen, die dann über Generatoren wieder abgelassen werden könnte.

Tatsächlich ist diese Idee nicht neu, sie wurde sogar schon zweimal umgesetzt. Das weltweit erste CAES (Druckluft) Kraftwerk ging bereits vor 30 Jahren im niedersächsischen Huntorf mit 290 Megawatt als Spitzenlastkraftwerk ans Netz. In den USA gibt es seit 1991 ein 110 Megawatt CAES-Kraftwerk. Weitere zehn Anlagen sind in Planung. In diesem Jahr soll an der Nordseeküste ein CAES-Kraftwerk von EnBW in Betrieb gehen. Zahlreiche Institutionen und Unternehmen arbeiten an der Technologie im Rahmen eines EU-Projektes. Bis zum Jahr 2015 werden weitere industrielle Anlagen erwartet.

Warum gibt es bisher weltweit nur zwei Druckluftkraftwerke, wenn die Idee doch so bestechend einfach ist? Der Grund liegt in dem geringen Wirkungsgrad von rund 50 Prozent das ist im Vergleich zu den bis zu 85 Prozent, die ein Pumpspeicherkraftwerk bringt, sehr wenig. Auch wenn überschüssiger Strom billig ist, so lohnt seine Verschwendung natürlich nicht. Der Wirkungsgrad liegt deshalb so niedrig, weil Wasser andere physikalische Eingenschaften als Luft hat.

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