Wie funktioniert ein Gasspeicher?

Mit Erdgas geht, was mit Strom noch nicht möglich ist: Wir können Gas in großen Mengen speichern, und zwar in Gasspeichern. Das ist auch nötig, um die großen saisonalen Schwankungen im Gasverbrauch auszugleichen. Während wir im Sommer sehr wenig Gas für Warmwasser und Kochen benötigen, schnellt der Gasverbrauch im Haushalt in der kalten Jahreszeit nach oben, denn dann heizen wir.

Gasspeicher werden meist im Sommer befüllt, wenn mehr Gas eingekauft wird, als gebraucht wird. Im Winter, wenn der Energiebedarf höher ist, werden sie teilweise wieder entleert. Sie ermöglichen es, unsere Gasnetze stabil zu halten. Auch kurzfristig hohe Verbräuche zu Spitzenzeiten im Winter können so ausgeglichen werden. Mit der Einspeicherung von Gas werden außerdem kurzfristige Bedarfsänderungen beim Gashandel oder Lieferengpässe ausgeglichen, etwa bei technischen Problemen an Erdgasfeldern oder Pipelines.

Im Gegensatz zu den oberirdischen Anlagen haben die unterirdischen Gasspeicher ein immenses Speichervolumen und sind daher für die Versorgungssicherheit in Deutschland wesentlich. Sie können Verbrauchsschwankungen zwischen Sommer und Winter und große Lastspitzen kompensieren. Unter den Untertage-Speichern gibt es die Kavernenspeicher und die Porenspeicher.

Kavernenspeicher

Kavernenspeicher bestehen aus gigantischen unterirdischen Hohlräumen in Salzstöcken, die durch Aussolung von Steinsalz mit Wasser entstanden. Dafür notwendige Salzformationen gibt es vor allem im Norden und der Mitte von Deutschland. Die oft eierförmigen Kavernen liegen tief unter der Erde und sind teilweise mehrere hundert Meter hoch. Ein Gasspeicher kann aus vielen einzelnen Kavernen bestehen. Der Gasspeicher Epe in Nordrhein-Westfalen zum Beispiel stellt mit seinen 75 als Gasspeicherstätten genutzten Kavernen ein ganzes Speichersystem dar. Die Kavernen sind von einer dicken Salzschicht umgeben, die verhindert, dass Gas austreten kann. Da Kavernenspeicher sich verhältnismäßig schnell befüllen und entleeren lassen, werden sie sowohl für saisonale als auch für kurzfristige Schwankungen herangezogen.

Porenspeicher

Porenspeicher bestehen auch aus natürlichen Hohlräumen, allerdings sind diese winzig. Sie liegen in porösem Gestein, das ähnlich einem Schwamm Gas oder Flüssigkeiten aufnehmen kann. In dem Speichergestein befand sich vorher Erdgas- oder Erdölvorkommen oder auch Grundwasser (Aquiferspeicher). Porenspeicher bestehen oft aus Kalk- oder Sandstein, über dem eine dicke Schicht zum Beispiel aus Tonstein liegt, die für Gas undurchlässig ist. In diese Porenspeicher wird Gas mit immens hohem Druck hineingepresst. Porenspeicher haben zwar ein großes Speichervolumen, allerdings kann das Gas nur langsam ein- und ausgespeichert werden. Deshalb kommen Porenspeicher vor allem dann zum Einsatz, wenn jahreszeitliche Schwankungen ausgeglichen werden sollen.

Porenspeicher bestehen auch aus natürlichen Hohlräumen, allerdings sind diese winzig. Sie liegen in porösem Gestein, das ähnlich einem Schwamm Gas oder Flüssigkeiten aufnehmen kann. In dem Speichergestein befand sich vorher Erdgas- oder Erdölvorkommen oder auch Grundwasser (Aquiferspeicher). Porenspeicher bestehen oft aus Kalk- oder Sandstein, über dem eine dicke Schicht zum Beispiel aus Tonstein liegt, die für Gas undurchlässig ist. In diese Porenspeicher wird Gas mit immens hohem Druck hineingepresst. Porenspeicher haben zwar ein großes Speichervolumen, allerdings kann das Gas nur langsam ein- und ausgespeichert werden. Deshalb kommen Porenspeicher vor allem dann zum Einsatz, wenn jahreszeitliche Schwankungen ausgeglichen werden sollen.

Deutschland verfügt über die größte Gasspeicherkapazität in Europa. Hier gibt es insgesamt 45 Gasspeicher, davon 30 Kavernen- und 15 Porenspeicher. Zusammen haben sie ein Volumen von etwa 23,3 Milliarden Kubikmeter Arbeitsgas, das nutzbar ist (nach Daten des Landesamtes für Bergbau, Energie und Geologie, Stand 2021). Das entspricht etwas mehr als einem Viertel des Gasverbrauchs in Deutschland. Dieser lag laut Bundesnetzagentur 2022 bei 847.470 Gigawattstunden.

Der größte Gasspeicher Deutschlands befindet sich im niedersächsischen Rehden. Mit einem Volumen von knapp vier Milliarden Kubikmeter Arbeitsgas bevorratet er also gut ein Sechstel der deutschen Speicherkapazitäten. Er ist mit einer unterirdischen Fläche von rund acht Quadratkilometern einer der größten Porenspeicher in Westeuropa.

Auch im Energiesystem der Zukunft könnten Gasspeicher eine wichtige Rolle spielen. Wenn wir im Rahmen der Energiewende vollständig auf erneuerbare Energien umsteigen, ist ein Bedarfsausgleich unbedingt nötig. Denn regenerative Energien wie Wind und Sonne hängen vom Wetter ab.

Bei günstigen Windverhältnissen oder wenn die Sonne oft scheint, wird mehr Energie erzeugt, als gerade gebraucht wird. In anderen Zeiten wird Energie benötigt, obwohl gerade keine produziert wird. Herstellung und Verbrauch von Energie müssen also zeitlich entkoppelt werden, um den Energiebedarf jederzeit decken zu können. Doch Strom kann zur Zeit noch nicht in großen Mengen und über längere Zeiträume gespeichert werden – die längerfristige Speicherung von Wasserstoff ist hingegen möglich.

Der überschüssige Ökostrom aus der volatilen Wind- und Solarenergie könnte in einer Power-to-Gas-Anlage (PtG) in grünen Wasserstoff umgewandelt und in die Gasspeicher eingeleitet werden. Bei Bedarfspitzen, wenn mehr Energie gebraucht wird, könnte der Wasserstoff aus den Gasspeichern wieder in Strom zurückgewandelt und ins Stromnetz eingespeist werden.

Ein Forschungsprojekt unter dem Titel „Wasserstoff speichern – so viel ist sicher“, an dem auch GASAG beteiligt ist, hat die Gasspeicher in Deutschland auf ihre Tauglichkeit für die Wasserstoffspeicherung untersucht. Das Ergebnis: Alle Kavernenspeicher und vier der Porenspeicher in Deutschland stehen – nach den nötigen Umrüstungen – für die Speicherung von Wasserstoff zur Verfügung. Damit wäre ein weiterer Schritt in Richtung Energiewende geschafft.