Druckluftspeicher

Was ist ein Druckluftspeicher?

Ein Druckluftspeicher ist ein Energiespeicher im Großformat. Für ihn gibt es zwei Einsatzmöglichkeiten:
Zum einen kann ein Druckluftspeicher direkt ans Stromnetz angeschlossen werden, als so genannter Netzregler, der dem Netz in Überhangzeiten Strom entzieht, um ihn mit geringen Verlusten dann, wenn der Strom am meisten benötigt wird, wieder einzuspeisen. Ein Druckluftspeicher kann im Bedarfsfall sehr schnell Strom liefern, allerdings nur für eine gewisse Zeitspanne, nämlich nur solange, wie der maximale Luftdruck vorhält. Strom aus Druckluftspeichern ist damit spitzenlastfähig.

Alternativ könnte ein Druckluftspeicher auch Teil eines Windparks sein. Druckluftspeicher sind nämlich geeignet, das wechselnde Stromangebot von Windkraftanlagen über einen jeweils kurzen Zeitraum hin regelbar zu machen: Wird durch guten Wind mehr Strom erzeugt als benötigt, kann automatisch ein Teil des Stroms in einen Druckluftspeicher abfließen. Bei Windstille geht ein Großteil dieser gespeicherten Energie als Strom zurück ins Netz.

Eine solche Struktur existiert noch nicht, gilt aber als Möglichkeit mit Potenzial. Gegenwärtig (Anfang 2010) existieren nur zwei Druckluftspeicher weltweit, einer davon in Huntorf in Deutschland. Er stellt eine Leistung von 290 MW für zwei Stunden bereit, danach wird die Leistung aufgrund sinkenden Luftdrucks geringer. Weitere Druckluftspeicher, darunter solche mit sehr hoher Leistung von über 2000 MW, sind jedoch an Standorten in den USA in Planung oder im Bau.

Wie funktioniert ein Druckluftspeicher?

Ähnlich wie ein Wasserpumpspeicher speichert ein Druckluftspeicher elektrische Energie, indem er sie wandelt: Zunächst wird Strom verbraucht, um Luft zu komprimieren. Diese Druckluft oder Pressluft wird in unterirdischen Großlagern gespeichert. Bei Strombedarf wird die Druckluft - zusammen mit Erdgas - in eine Brennkammer geleitet. Das entstehende Luft-Gas-Gemisch wird verbrannt, wodurch eine Gasturbine angetrieben wird. Ein angeschlossener Generator erzeugt aus der Bewegungsenergie der Turbine Strom.

Das Lager für die Druckluft muss luftdicht sein und ausreichend Volumen bieten. Die komprimierte Luft wird in den beiden existierenden Speicherkraftwerken in die Tiefe eines ausgespülten Salzstocks geleitet. Diese Tiefenspeicher werden „Kavernen“ genannt. Ein Druckluftspeicherkraftwerk kann nur an Standorten gebaut werden, die geeignete geologische Bedingungen aufweisen.

Vor- und Nachteile auf einen Blick

Vorteile
  • Druckluftspeicher haben das Potenzial, Stromangebot und -nachfrage besser aufeinander abzustimmen. Sie können in Zukunft als Netzregler funktionieren, ohne – wie ein Pumpspeicherkraftwerk – gravierend in die Landschaft einzugreifen. 

  • Druckluftspeicher sind eine Möglichkeit, die Anteile der Windenergie, womöglich auch der Fotovoltaik, am Strommix auszuweiten.

  • Ein Druckluftspeicher ist spitzenlastfähig, seine Leistung kann innerhalb weniger Minuten zur Verfügung stehen. Bei gefülltem Speicher sind sie außerdem „schwarzstartfähig“, das heißt, sie brauchen zum Hochfahren selbst keine funktionierende Stromversorgung. Dies ist wichtig, um bei Stromausfall andere Kraftwerke mit Hilfe von Strom aus Druckluftspeichern hochzufahren. 

Nachteile
  • Ein Druckluftspeicher verbraucht mehr Strom als er generiert. Er kann seine Leistung zur Deckung von Spitzenlasten nur über einen relativ kurzen Zeitraum abgeben – das Kraftwerk Huntorf liefert volle Leistung nur über zwei Stunden, ein weiteres in den USA über 26 Stunden.

  • Ein Druckluftspeicher ist an bestimmte geologische Standorte gebunden. Nach Stand der Technik muss er in einem Salzstock platziert werden.

  • Ein Druckluftspeicher benötigt außerdem Erdgas. Seine Stromkosten sind damit auch an die Preise dieses fossilen Rohstoffs gebunden. Strom aus Druckluftspeichern ist eher teuer, wird deshalb nur zu Spitzenlastzeiten eingespeist. 

Druckluftspeicher aus Nutzersicht

Der erste Druckluftspeicher wurde bereits in den siebziger Jahren gebaut. Seither ist weltweit jedoch nur ein einziger hinzugekommen. Druckluftspeicher gelten allerdings als Zukunftsoption, wenn der Anteil an Windenergie ausgeweitet werden soll. Druckluftspeicher treffen auf keine nennenswerten Proteste – sie gelten als gesundheitlich risikolos und greifen auch nicht in die Landschaft ein wie zum Beispiel Wasserpumpspeicher. 

Druckluftspeicher vernetzt gedacht

Druckluftspeicher sind schlicht eine Möglichkeit, den Hauptnachteil der Windkraft, die Schwankung ihrer Leistung, zu verkleinern. Windkraft muss, um zukunftsfähig sein zu können, das Problem der Energiespeicherung lösen. Druckluftspeicher sind neben Wasserpumpspeichern und Wasserstoff-Speicherung einer der drei gegenwärtigen Hauptwege zur Lösung des Problems und damit zur weiteren Etablierung von Windkraft.

In Deutschland sind die Gebiete mit den meisten Salzstockvorkommen auch zugleich die mit dem meisten Wind: Die Küstenregionen an Ost- und vor allem Nordsee. Sie bieten günstige Bedingungen für eine Kombination aus Windpark und Druckluftspeicher.

Verknüpfung zum Spiel

Wenn du auf Windkraft setzt, dann sind Druckluftspeicher eine plausible Option für dich. Sie eignen sich gut, die Schwankungen in der Stromerzeugung durch Windkraft zumindest teilweise aufzufangen. Was ein Druckluftspeicher an Strom liefern kann, steht dir also auch bei kurzfristiger Flaute zur Verfügung. Druckluftspeicher kannst du in Energetika an jedem Ort bauen, allerdings nicht von Anfang an: Du musst dafür erst in den Forschungsstrang zum Ausbau des Stromnetzes investieren.


Weiterführende Links

Ausführliche Präsentation von Funktionsprinzip und Bedeutung von Druckluftspeichern:
http://www.iee.uni-hannover.de/lehrange/VorlUnterlagen/NK/Druckluftspeicher.pdf

Übersicht zu beiden existierenden Kraftwerken:
http://www.thema-energie.de/energie-im-ueberblick/technik/speicher-netze/stromspeicher/druckluftspeicherkraftwerk.html

 

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