Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Die Druckluftspeicherung wird häufig, abgeleitet aus dem Englischen, kurz auch CAES [Compressed Air Energy Storage] genannt. Als Medium für die Stromspeicherung nutzen Druckluftspeicher Luft, im Abgrenzung zur Pumpspeicherung, die das Medium Wasser nutzt. Eine weitere Unterscheidung dieser beiden Speichermöglichkeiten liegt in der Energieform (anstelle der Lageenergie in Pumpspeichern ist Strom bei CAES in der Druckenergie gespeichert).

Befindet sich überschüssiger Strom im Netz, werden Kompressoren betrieben, die die Luft auf ein hohes Druckniveau verdichten und in unterirdischen Kavernen oder porösen Gesteinen speichern (= Speicherbeladung). Der Überschussstrom liegt in Form komprimierter Luft vor. Die Drücke können dabei ein Niveau von bis zu 100 bar erreichen.

Fehlt Energie im Netz, wird die Druckluft beim Herausströmen über Turbinen geleitet, die wiederum Strom generieren, der in das Stromnetz eingespeist wird (= Speicherentladung).

Technologisch kann CAES in zwei verschiedenen Verfahrensweisen umgesetzt werden:

  • Diabate Systeme erfordern den zusätzlichen Einsatz von Erdgas und weisen auf Grund dieses zusätzlich erforderlichen Energieeinsatzes mäßige Wirkungsgrade von 40 – 55 % auf. Im Moment der Speicherentladung geht mit der Entspannung der Luft in der Turbine ein starker Temperaturabfall einher, was schlimmstenfalls zu einer Vereisung der Turbinen führen kann. Daher ist die Zusatzfeuerung mit Erdgas zwingend erforderlich. Die Bezeichnung als diabates System rührt aus der Tatsache, dass die im Verdichtungsvorgang entstehende Wärme nicht im System bleibt, worin auch der Unterschied zu den sog. adiabaten Konzepten, wie nachfolgend beschrieben, besteht.
  • Adiabate Systeme nutzen zur Erwärmung der herausströmenden Luft anstatt des Erdgases die anfallende Prozesswärme. Wie beschrieben kühlt sich die Luft während der Entspannung bei der Speicherentladung ab. Umgekehrt erhitzt sie sich während der Kompression bei der Speicherbeladung. Adiabate CAES nutzen diesen Synergieeffekt aus, verzichten damit auf den meist fossilen Energieeinsatz und erreichen Wirkungsgrade von bis zu 70 % bei der Stromspeicherung. Die Herausforderung liegt lediglich in der möglichst verlustfreien Wärmespeicherung, da Verdichtung und Entspannung (also Speicherbeladung und -entleerung) in der Regel zeitlich versetzt auftreten werden.

Adiabater  Druckluftspeicher Schema

Weltweit sind bislang zwei Druckluftspeicherkraftwerke in Betrieb: In McIntosh, USA, seit 1991, und Huntorf, Niedersachsen, seit 1978. Beide Kraftwerke arbeiten als diabate Systeme. Ein drittes Kraftwerk befindet sich derzeit in Planung: Das Projekt ADELE von RWE in Staßfurt, Sachsen-Anhalt, welches als adiabates System geplant ist.

Ähnlich wie bei der Pumpspeicherung sind die geologisch vorhandenen Kapazitäten (in unterirdischen, gasdichten Höhlen oder Kavernen) stark begrenzt. Selbst bei Nutzung aller vorhandenen CAES-Potentiale deutschlandweit würde die darin gespeicherte Energie den Spitzenstrombedarf (erforderliche Gesamtkraftwerksleistung von rund 60 GW) rechnerisch für nur eine Minute decken.

Wirkungsgrad:                                                               bis zu 55 % diabat
                                                                                      bis zu 70 % adiabat

In Deutschland vorhandene Speicherkapazität:            0,0006 TWh

Durch weiteren Ausbau mögliche Kapazität:                  0,001 TWh

Als ein neues Anwendungsgebiet zeichnet sich im Bereich der Druckluftspeichersysteme die dezentrale Nutzung im kleinen Leistungsbereich ab. Im Unterschied zu den groß skalierten Systemen, wird die Luft nicht in unterirdischen Kavernen gespeichert, sondern durch eine Hydraulikpumpe in Druckluftflaschen verdichtet. Die Kombination hydraulischer und pneumatischer Elemente lässt im Einsatz hohe Wirkungsgrade erwarten. Das System ermöglicht durch die Bündelung mehrerer Druckluftflaschen die Skalierbarkeit der Speicherkapazität und verspricht zusätzlich eine hohe Zyklenfestigkeit.


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