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Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf bei Bremen Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf bei Bremen
Windstrom speichern - Speicherkraftwerk Huntorf Windstrom speichern - Speicherkraftwerk Huntorf

Windstrom speichern im Druckluftspeicher

Grüne Sachwerte besucht Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf

Windstrom speichern für die Energiewende

Auch Produktion grünen Wasserstoffs möglich

Wie lässt sich Windstrom speichern? Grüne Sachwerte unterwegs in der Wesermarsch

Warum besteht im Rahmen der Energiewende die Notwendigkeit, viel Energie zu speichern und welche Möglichkeiten gibt es hierfür? Grüne Sachwerte durfte sich im Rahmen seiner Sommerexkursion von einer alten Technologie mit großem Potential überzeugen. Lässt sich mit Druckluftspeicherkraftwerken in Norddeutschland günstig Windstrom speichern und grüner Wasserstoff produzieren?

Warum müssen wir viel mehr Energie Speichern?

Damit die Energiewende gelingen kann ist neben der Bereitstellung erneuerbarer Erzeugungskapazitäten wie Sonne, Wind und Wasserkraft ein zweiter Baustein von herausragender Bedeutung: die Speicherung von Energie.

Physikalisch muss in einem Netz die Menge des eingespeisten Stroms zu jedem Zeitpunkt der Menge des entnommenen Stroms entsprechen. Je größer der Anteil steuerbarer Erzeugungskapazitäten in einem Netz ist, umso leichter kann reagiert werden.

Die Wetterabhängigkeit der Energieversorgung ist eine zwangsläufige Begleiterscheinung der Energiewende, die es notwendig macht, neue Strategien zu entwickeln. Die Speicherung von Energie in Zeiten eines hohen Aufkommens, sowie deren spätere Verfügbarmachung in Zeiten mit wenig Solar- und Windstrom, ist herausfordernd – für ein Gelingen der Energiewende jedoch unerlässlich.

Wie lässt sich Strom am besten speichern?

Im Vorteil sind Länder, die aufgrund ihrer Geografie leicht Strom in Speicherseen „zwischenparken“ können. In Zeiten von Energieüberschuss wird dann das Wasser in einen höher gelegenen Speichersee gepumpt (daher der Begriff „Pumpspeicherkraftwerk“ – Energie wird hierbei aufgewendet) und in Zeiten von Energieknappheit wird das Wasser wieder zu Tal gelassen, wobei die Rückverstromung mittels Turbinen erfolgt. Dies funktioniert großartig in Alpenländern oder in Norwegen, mit seinen vielen Fjorden. In Deutschland lässt sich nur ein geringer Teil im Süden und in den Mittelgebirgen an Speichern so realisieren, zumal jedes Pumpspeicherkraftwerk auch ein starker Eingriff in die Landschaft ist.

Druckluft Speicherkraftwerk Huntorf von Uniper Druckluft Speicherkraftwerk Huntorf von Uniper

Uwe Krüger von Uniper (rechts), Betriebsleiter des Druckluftspeicherkraftwerks, erläutert die technische Betriebsführung des Speichers, der bereits 1978 errichtet wurde. Das Grüne Sachwerte Team überlegt, ob sich die Herausforderungen der Energiewende damit meistern lassen.

Verschiedene Speicher-Optionen im Vergleich

Batteriespeicher sind ebenfalls eine Option – doch der Bedarf an Speicherkapazität wird voraussichtlich zukünftig viel zu groß sein, um ihn in entscheidendem Maß mit chemischen Speichern decken zu können. Zumal die Rohstoffknappheit und -gewinnung, sowie die zunehmende Notwendigkeit von Batterien für den Mobilitätssektor, dem Einsatz ebenfalls Grenzen setzen.

Wasserstoff mag eine große Zukunft als Speichermedium haben, gegenwärtig sprechen allerdings zwei Gründe dafür, hierin hauptsächlich eine interessante Zukunftstechnologie zu sehen: Zum einen ist die Wirtschaftlichkeit für die allermeisten Alltagsanwendungen noch sehr weit entfernt, zum anderen ist der Wirkungsgrad für den kompletten Zyklus vom Strom und zurück zum Strom deutlich schlechter als bei Pumpspeicherkraftwerken (ca. 80%) und Batteriespeichern (>90%): er liegt heute noch unter 50%.

Eine weitere, der Allgemeinheit weithin unbekannte Art von Speicher arbeitet erfrischend anders: Druckluftspeicherkraftwerke nutzen als Speichermedium die Außenluft und verdichten diese in Zeiten eines Energieüberschusses in unterirdischen Kavernen. Bei Energieknappheit lässt sich „der Druck wieder ablassen“ und mittels Turbinen dabei Rückverstromen.

Konkret: Im Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf werden dabei unterirdische ehemalige Salzkavernen in einer Tiefe von 650 bis 800 Metern genutzt, in die bei niedrigen Strompreisen ein Kompressor frische Außenluft ansaugt und hinunterdrückt. In die Kavernen passen ungefähr 300.000 m³ Luftvolumen. Bereits vor drei Jahren wurde die Speicherkapazität von 1,2 GWh auf fast 1,7 GWh erhöht, was ungefähr der Energiemenge entspricht, die ein Kernkraftwerk in einer Stunde auf Volllast bereitstellen kann. Die Abwärme des Kraftwerkes Huntorf wird außerdem zur Vorwärmung der Speicherluft genutzt, bevor diese beim Ausspeichern in den Turbinen entspannt wird.

Druckluftspeicherkraftwerk HuntorfPionier aus einer anderen Zeit: Statt Atomstrom jetzt Windstrom speichern!

Das weltweite erste kommerziell genutzte Druckluftspeicherkraftwerk liegt in einer Region, die heute als Treiber der Energiewende gilt: im Landkreis Wesermarsch im Nordwesten Niedersachsens. Grüne Sachwerte machte sich Mitte Juli ein Bild vor Ort und konnte mit der Betriebsführung dabei den möglichen Beitrag der Technik zur Energiewende erörtern.

Ursprünglich war es der Zweck des Kraftwerks, einen Ausgleich zwischen Tag- und Nachtbedarf an Strom zu schaffen. Da die in den 70er Jahren vorherrschenden Kohle- und Atomkraftwerke (das nahegelegene Kernkraftwerk Unterweser ging 1978 in Betrieb) nur im begrenzten Umfang ihre Leistung in Abhängigkeit von der Tageszeit modulieren konnten, bestand die Notwendigkeit, den Leistungsüberschuss in der Nacht „abzusaugen“ und am Tag bereitzustellen.  Das Team der Grüne Sachwerte erfuhr, dass genau hierin der Grund liegt, dass die Speicherkapazität auf 8 Stunden ausgelegt ist. Heute liegt die Volllastleistung bei rund 320 Megawatt, die bei gefülltem Luftspeicher für rund drei Stunden erbracht werden kann.

Der Charme der 70er Jahre

Beim Betreten der Schaltzentrale fällt es intuitiv schwer, hierin die Technik zu sehen, die einen wesentlichen Beitrag zu den aktuellen und zukünftigen Herausforderungen leisten soll.  Die durchaus vorhandenen Flachbildschirme können den Eindruck nicht verhehlen, dass die Technik alt ist.

Aber bei genauerem Hinsehen sind die Herausforderungen sehr ähnlich – damals wie heute ging und geht es darum, Angebot und Nachfrage nach Energie zu synchronisieren – und dies möglichst ohne dass dabei viel Energie auf der Strecke bleibt.

Windstrom speichern - Speicherkraftwerk Huntorf Windstrom speichern - Speicherkraftwerk Huntorf

Begutachtung des Druckluftspeichers - Uwe Krüger erläutert

Mit zusätzlichen Investitionen optimieren – Wirtschaftlichkeit durch höhere Strompreise

Ursprünglich wurde das Kraftwerk von der Nordwestdeutsche Kraftwerke AG gebaut – die später zur Preussen Elektra gehörte, aus welcher die E.ON aufging – und 1978 in Betrieb genommen. Man wolle zukünftig „möglichst noch einen weiteren Verdichter integrieren und die Abwärme verstärkt zur Vorerwärmung des Gases in der Turbine nutzen“, sagt Uwe Krüger, Produktionsleiter von Uniper (der heutigen Eigentümerin) vor Ort. Damit könne dann „der Gesamtwirkungsgrad vom Strom zum Strom auf über 60% erhöht werden“, so Krüger weiter. Was erstmal nicht nach viel klingt – 40% der Energie bleiben ja selbst dann noch auf der Strecke  –  muss in den Kontext gerückt werden: Sicher, Pumpspeicherkraftwerke haben einen Gesamtwirkungsgrad von 80% – doch leider stehen diese in Küstennähe (Landkreis Wesermarsch = flaches Land, viel Windenergie) nicht zur Verfügung. Wasserstoff hat im Strom-zum-Strom-Zyklus zurzeit nur 40% Wirkungsgrad, es bleibt abzuwarten, wie die technologische Entwicklung hier sein wird. Und das Druckluftspeicherkraftwerk läuft ja immer dann, wenn „zuviel Windstrom erzeugt wird“, also wenn bei Starkwindphasen manch Windpark abschalten müsste und Strom verschenkt würde. Dann ist Strom, aufgrund des hohen Angebotes, auch günstig (teils sogar negativ bepreist), und der Einsatz des Druckluftspeichers rechnet sich ökonomisch und ökologisch.

Bei weiter steigenden Strompreisen ist ein Speicher, der günstig Windstrom speichern und diesen dann teuer verkaufen kann, natürlich schneller rentabel. Und mit der realistischen Möglichkeit – das Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf ist energielogistisch optimal angebunden – vor Ort auch „grünen Wasserstoff“ mittels eines Elektrolyseurs zu produzieren, wäre das Kraftwerk zukünftig ein echtes „green powerhouse“. Und unterirdische Kavernen, wie in Huntorf, gäbe es durchaus noch weitere in Norddeutschland. So viel zum Potenzial eines nahezu ungekannten Typs von Stromspeicher…

Mehr Windstrom speichern = weniger Kohlekraft benötigen: Nach dem Besuch im Speicherkraftwerk noch ein Spaziergang am Weserstrand: Gegenüber liegt das Steinkohlekraftwerk Farge. Motivation genug für das Grüne Sachwerte Team (Links Phillipp John, rechts Sandra Horling), mit neuem Wind- und Solarstrom sowie Speichern den schnellen Rückbau fossiler Kraftwerke zu ermöglichen.

Eine Zukunftstechnologie?

Technologisch sind Druckluftspeicherkraftwerke ausgereift – hiervon konnte sich Grüne Sachwerte wirklich überzeugen. Die Technik machte einen derart rustikalen Eindruck, hier scheint in den letzten Jahrzehnten wenig Bedarf an Reinvests gewesen zu sein. Es Bewahrheitet sich mal wieder: Maschinenbau „Made in Germany“ hat (fast) kein Verfallsdatum.

Auf dem Rückweg wurde diese Frage im Team hitzig diskutiert. Wenn diese Technologie doch so robust und effizient ist – warum gibt es dann nicht mehr Kraftwerke dieser Art? Eine Antwort liegt sicher in der bisher fehlenden Notwendigkeit, Spitzenlastkraftwerke werden einfach bei Bedarf hinzugeschaltet. Oftmals ist es günstiger, alte Kohle- und Ölkraftwerke in die Lastreserve zu verschieben, als in innovative Techniken zu investieren.  Vielleicht ist die Technologie auch zu unbekannt und in gewisser Hinsicht nicht sexy genug – jeder kennt Wasserstoff vom Knallgastest aus dem Chemieunterricht – aber Druckluftspeicherkraftwerke?

Wie dem auch sei – am Ende bleibt die Erkenntnis, dass wir es uns nicht erlauben können, Möglichkeiten vorschnell auszuschließen. Vor uns allen liegt ein Kraftakt namens Energiewende, wenn man sich die Größenordnung der zu ersetzenden Kapazitäten bewusst macht, wird klar, dass viele Wege mit der gebotenen Ernsthaftigkeit verfolgt werden müssen. Es wird nicht den Königsweg zum Ziel einer nachhaltigen Energieerzeugung und -speicherung geben. Und das Speicherkraftwerk Huntorf hat aktuell beantragt, die Speicherkapazität von 1200 Megawattstunden auf 1680 Megawattstunden zu erhöhen, durch eine Steigerung des Drucks in der Kaverne, der aktuell rund 65 Bar beträgt.

Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf bei Bremen Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf bei Bremen

Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf aus der Ferne - gute alte Ingenieursarbeit trifft die Energiewende!

Nach unserem Besuch des Druckluftspeicherkraftwerks in Huntorf sind wir sicher: auch auf diese Technologie werden wir nicht verzichten können! Wir werden den weiteren Einsatz des Speichers im Rahmen der Energiewende im Auge behalten.

Herzlichen Dank an Uwe Krüger für die hochwertige Führung – wir wünschen ihm und dem Druckluftspeicherkraftwerk eine große „grüne“ Zukunft!

Verfasst von Phillipp John.

Quellen: Grüne Sachwerte, Uniper, Oersted, Wikipedia

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