Stromerzeugung auch bei Windflaute

Speicher Ein neues Verfahren mit Druckluft nutzt die hohen Temperaturen, die bei der Luftverdichtung zustande kommen. Ein Wirkungsgrad von 70 % soll dadurch ermöglicht werden.

09. September 2008

Ein Speicherkraftwerk, das anstelle von Wasser (siehe Kasten) Druckluft als Medium verwendet, steht in der Entwicklungspipeline von RWE Power und General Electric. Bis Ende 2008 wollen die Partner eine Machbarkeitsstudie erstellen, die als Basis für ein Entwicklungsprogramm dient. Eine Demonstrationsanlage ist ab 2012 geplant.

Bei einem Überangebot soll hierbei Strom genutzt werden, um Luft anzusaugen, zu komprimieren und in Lagerstätten zu pressen. »Etwa 65 bar werden wir erreichen«, sagt Dr. Peter Moser, Leiter der für Energiespeichertechnik zuständigen Forschungsgruppe. Wird im Spitzenlastbereich Strom benötigt, kann die elektrische Energie zurückgewonnen werden. Die eingespeicherte Druckluft treibt eine Turbine an, die Strom ins Netz speist.

Eine große Herausforderung für die Forscher besteht darin, dass bei der Luftverdichtung die Temperatur auf über 600 °C steigt. Das enorme Potenzial der Wärmeenergie soll, anders als bei bisherigen Entwicklungen, beim geplanten Druckluft-Speicherkraftwerk genutzt werden. »Das stellt hohe Anforderungen an den Kompressor «, so Projektleiter Roland Marquardt. Bevor die komprimierte Luft eingelagert wird, soll ihr die Wärmeenergie entzogen und in einen Speicher geleitet werden. Dieser gibt bei der Ausspeicherung seine Energie wieder an die Druckluft ab.

Küstennaher Raum geeignet

»Damit können Druck und Temperatur der Luft in einer Turbine zur Stromerzeugung genutzt werden« sagt Marquardt. Ein Wirkungsgrad von 70 % sei so möglich. »Bei der Speicherkapazität streben wir viele hundert Megawattstunden an. Regionen mit geeigneten geologischen Salzstrukturen, die große Mengen Druckluft aufnehmen können, eignen sich besonders als Standorte für diese Art von Speicherkraftwerk «, erläutert der Fachmann. Etwa im norddeutschen, küstennahen Raum gäbe es solche Voraussetzungen. Hinter dem Projekt steht die Vision, die erwartete Windenergiekapazität gleichmäßig und bedarfsgerecht zu nutzen. Die Unbeständigkeit der durch Wind erzeugten Energie ist nach wie vor ein Problem für Netz- und Kraftwerksbetreiber: Bläst es zu stark, müssen Turbinen abgeschaltet werden und andere Kraftwerke einspringen, um das Netz im Gleichgewicht zu halten. Gleiches gilt, wenn es nicht weht. Wird zu viel Windstrom produziert, müssen Grundlast-Kraftwerke kostenintensiv und aufwendig heruntergefahren werden.

»Die Bundesregierung will, dass bis zum Jahr 2020 rund 30 Prozent der Energieversorgung aus regenerativen Quellen kommt. Das heißt, dass noch 70 Prozent durch Kohle-, Gas- und Kernkraftwerke abgedeckt werden müssen«, folgert Dr. Johannes Lambertz, Vorstandsvorsitzender der RWE Power. »Zusätzlich müssen wir Kraftwerke bereit halten, um Schwankungen im Verbrauch und bei der Erzeugung auszugleichen «. In Zukunft werde die stark schwankende Einspeisung schon allein durch den massiv geplanten Ausbau der Windenergie zunehmen. Daher ist es wichtig, rechtzeitig effiziente Speicherkonzepte zu entwickeln, so Lambertz. Die prognostizierten Zahlen des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnikunterstreichen diesen ambitionierten Anspruch: Bis 2050 ist danach mit einem Speicherbedarf für Windstrom von etwa 35.000 MW zu rechnen.

Bedeutung von Pumpspeichern

Akku für Spitzenlastzeiten

Der Wasserpumpspeicher in Herdecke bei Dortmund fasst in seinem 165 m über der Ruhr gelegenen Becken 1,6 Mio. m3 Wasser. Über einen 400 m langen Druckstollen gelangt das Wasser durch einen Kugelschieber zur Kraftwerksturbine. Bis zu 110.000 l pro Sekunde fließen aus dem Speicherbecken durch die Turbine in den Stausee. Innerhalb von 70 Sekunden ist das Kraftwerk der RWE bei hohem Strombedarf am Netz. Anschaulich wird der Einsatz von Pumpspeichern im Spitzenlastbereich, etwa in der Halbzeit oder nach dem Schlusspfiff eines wichtigen Fußballspiels, wenn der Energiebedarf kurzfristig ansteigt. Pumpspeicherkraftwerke springen auch dann ein, wenn andere Kraftwerke ausfallen oder die Netzfrequenz von 50 Hertz instabil zu werden droht.

Erschienen in Ausgabe: 09/2008