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05.02.2020

Synthese des NFP-70-Verbundprojekts "Stromspeicherung über adiabatische Druckluftspeicherung"

Das Bild zeigt das Innere eines Druckluftspeichers.

Druckluftspeicher decken einen Leistungs- und Kapazitätsbereich ab, der dem von Pumpspeichern ähnelt, bieten aber im Vergleich einige Vorteile.

Der Fokus dieser Synthese ist die adiabatische Druckluftspeicherung in der Schweiz. Druckluftspeicher decken einen Leistungs- und Kapazitätsbereich ab, der dem von Pumpspeichern ähnelt. Im Vergleich zu Pumpspeichern bieten Druckluftspeicher bei ähnlichen Effizienzen und Umweltbelastungen einige Vorteile:

  • Es werden keine Bergtäler überflutet.
  • Die Kapital- und Betriebskosten werden als geringer und weniger standortsabhängig eingeschätzt.
  • Druckluftspeicher arbeiten mit Luft statt Wasser; Restwasserbestimmungen und Änderungen des Wasserkreislaufs durch den Klimawandel betreffen sie nicht.

Zusammenfassung

Der Verzicht auf Kernkraftwerke und der Ausbau von Solar- und Windenergie führen dazu, dass die Stromproduktion volatiler wird. Damit Strom dann zur Verfügung steht, wenn er gebraucht wird, braucht es neue Speichersysteme.
Eine vielversprechende Technologie ist die adiabatische Druckluftspeicherung. Sie nutzt überschüssigen Strom aus Solar- und Windanlagen, um Umgebungsluft zu komprimieren und diese in einem unterirdischen Hohlraum zu speichern. Bei Bedarf wird die komprimierte Luft wieder expandiert; sie treibt dabei eine Turbine an und erzeugt wieder Strom. Da die bei der Komprimierung entstandene Wärme genutzt wird, beträgt die Effizienz 65 bis 75 Prozent; das ist ein ähnlicher Wert wie jener, den Pumpspeicher erreichen. Auch die Umweltverträglichkeit von Druckluftspeichern ist, gemessen am Treibhausgaspotenzial und an Schäden an Ökosystemen, vergleichbar mit jener von Pumpspeichern.

Druckluftspeicher sind technisch machbar. Wichtige Komponenten wie Turbomaschinen und Wärmespeicher sind entweder bereits auf dem Markt erhältlich oder wurden in einer Pilotanlage erprobt. Der Bau von Hohlräumen ist zudem durch die Erfahrungen im Tunnel- und Kavernenbau ausgereift.

Adiabatische Druckluftspeicher sind also eine effiziente, umweltverträgliche und technisch machbare Speicherlösung. Wegen der hohen Kapitalkosten sowie der unklaren wirtschaftlichen und rechtlichen Rahmenbedingungen ist allerdings ungewiss, ob sie wirtschaftlich sein können.

Empfehlungen

Bezüglich adiabatischer Druckluftspeicherung liegen die Fakten auf dem Tisch: Die Technologie ist umweltverträglich, effizient und sicher. Um ihr zum Durchbruch zu verhelfen, braucht es aber weitere Massnahmen, vor allem seitens der Politik, der Energieversorger und der Verbände:

  • Die Politik muss klare wirtschaftliche und rechtliche Rahmenbedingungen schaffen – und eine "Energiespeicherstrategie 2050" ausarbeiten.
  • Verbände müssen aktiver und koordiniert vorgehen, um Politik, Wirtschaft und Bevölkerung über Energiespeicher zu informieren. Zudem sollten sie von der Politik klare wirtschaftliche und rechtliche Rahmenbedingungen für Energiespeicher fordern.
  • Energieversorger sollen von der Politik klare wirtschaftliche und rechtliche Rahmenbedingungen verlangen – und die Forschung und Entwicklung neuer Speichertechnologien unterstützen.
  • Die Bevölkerung muss besser über Energiespeicher informiert werden. Die Informationskampagne soll die gesellschaftliche Akzeptanz von Energiespeichern erhöhen.

Weitere Informationen zu diesem Inhalt

 Kontakt

Dr. Andreas Haselbacher Energy Science Center ETH Zürich Sonneggstrasse 28 8092 Zürich +41 44 632 69 05 haselbac@ethz.ch