Gasspeicher für eine sichere Energieversorgung

Die Erdgasspeicheranlage in Jemgum.

Aktuelle Lage und Rückblick

Der nächste Winter steht vor der Tür, die neue Heizperiode hat bereits begonnen. Nach den Erfahrungen des letzten Winters, stellt sich erneut die Frage, wie stabil die deutsche Gasversorgung momentan ist und ob unsere Gasspeicherreserven wirklich ausreichen, um gut durch die kalte Jahreszeit zu kommen.

Die Ausgangsposition für den kommenden Winter ist wesentlich besser als im vergangenen Jahr, als man sich in einer schwierigen Versorgungslage befand, nachdem Russland seine Gaslieferungen eingestellt hatte. Die Bundesnetzagentur schätzt die Gefahr einer angespannten Gasversorgung in einem normal kalten Winter mittlerweile als gering ein, denn inzwischen konnten nicht nur die Einspeisemöglichkeiten aus LNG-Anlagen erweitert, sondern auch die fehlenden russischen Lieferungen durch Gas aus Norwegen, den Niederlanden und Belgien kompensiert werden.

Von Bedeutung ist außerdem die Tatsache, dass die Füllstände der Gasspeicher derzeit bei über 99 % liegen. Eine im vergangenen Jahr eingeführte Verordnung des neuen Gasspeichergesetzes verlangt, dass die Speicher bis zum 1. November zu 95 % gefüllt sind. Diese Menge entspricht nach Angaben der Bundesregierung etwa dem Verbrauch von zwei bis drei durchschnittlich kalten Wintermonaten. Diese Anforderung wurde also bereits pünktlich erfüllt!

Dennoch kann keine Entwarnung für eine Gasmanggellage gegeben werden, denn ein sehr kalter Winter würde den Gasverbrauch stark ansteigen lassen. Außerdem müsste Deutschland einige Nachbarländer bei einem Gasengpass gegebenenfalls mitversorgen. Auch weitere Schäden an Pipelines in Nord- und Ostsee sind nicht vollkommen auszuschließen.

Um den verbleibenden Risiken Rechnung zu tragen, empfiehlt die Bundesnetzagentur auch für die kommende Periode, Gas sparsam zu verbrauchen.

Die aktuellen Speicherfüllstände können jederzeit im Lagebericht der Bundesnetzagentur abgerufen werden. Außerdem gibt es verschiedene Prognosemodelle, die mit den beobachteten Werten der letzten Jahre, insbesondere aus 2022, neue Speicher-Szenarien für den kommenden Winter berechnen. Mit individuellen Parametereinstellungen wie z. B „Importzuflüsse“, „Wetterlage“ und „Veränderungen des Verbrauchs“ können bestimmte Entwicklungen simuliert und so die möglichen Risiken für die bevorstehende Gasversorgung in angepassten Zukunftsszenarien prognostiziert werden. Ein solches Modell findet sich z. B auf der Internetseite des DVGW.

Aufgaben und Kapazitäten der Gasspeicher

Nachdem die Füllstände der Gasspeicher in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen haben und nicht mehr als selbstverständlich angesehen werden, soll hier ein Überblick auf die grundsätzlichen Aufgaben und Funktionen der Gasspeicher gegeben werden.

Deutschland verfügt über wenig eigene Gasvorkommen und muss die Versorgung vor allem über Importe absichern. Dabei nehmen die deutschen Gasspeicher eine wichtige Rolle für Versorgungssicherheit und Preisstabilität ein. Sie gleichen Schwankungen des tages- und jahreszeitlichen Gasverbrauchs aus und sorgen als Puffersystem für eine verlässliche Absicherung. Im Winter werden bis zu 60 % des Verbrauchs in Deutschland aus deutschen Gasspeichern abgedeckt.

Ein Überblick über die tagesaktuellen Kapazitäten inklusive der geografischen Lage der Deutschen Gasspeicher können in der INES-Speicherkarte eingesehen werden. Aktuelle Füllstandsdaten zur Gasspeicherung in Europa liefern die Zahlen des europäischen Gasspeicherverbandes GIE auf der Seite AGSI+.

Über das Bundesgebiet verteilt gibt es insgesamt ca. 40 Speicherorte mit 47 Gasspeichern, davon 31 Kavernen- und 16 Porenspeicher mit einem Gesamtvolumen von etwa 23,3 Mrd. m3 Arbeitsgas. Das entspricht etwas mehr als einem Viertel des deutschen Gasverbrauchs, der 2022 laut Bundesnetzagentur bei 847.470 GWh lag.

Gashändler oder Gasversorger können Platz in Gasspeichern von den Betreiberfirmen mieten, um eingekauftes Gas zwischenzuspeichern. Dieses Gas wird über Fernleitungen zum Gasspeicher transportiert.

Lage und Vorteile der Gasspeichertypen

Ein Untergrundspeicher speichert Gas in natürlichen oder künstlichen Hohlräumen unter der Erdoberfläche in Tiefen von einigen hundert bis zu zweitausend Metern.

Speicheroptionen im geologischen Untergrund.

Schematischer Vergleich von Kavernen- und Porenspeichern.

In Deutschland gibt es zwei Arten von Untertage-Erdgasspeichern: Porenspeicher und Kavernenspeicher. Die beiden Speichertypen unterscheiden sich nicht nur geologisch voneinander, sondern haben auch verschiedene Vorteile.

Während geeignete Salzformationen für Kavernen zumeist im norddeutschen Raum liegen, sind die geologischen Voraussetzungen zur Herstellung von Porenspeichern in fast allen Regionen Deutschlands vorhanden.

Aber auch wirtschaftliche Aspekte können die Lage der Speicher beeinflussen. So befinden sich die Standorte meist in der Nähe von Verbrauchszentren oder an wichtigen Koppel- und Grenzübergangspunkten des deutschen Fernleitungssystems.

Kavernenspeicher sind Hohlräume, die durch das gezielte Solen von Salzstöcken eine zylinderartige Form erhalten. Die Kavernen können Höhen von 500 m und bis zu 800.000 m3 Volumen erreichen.

Aus dem Kavernenspeicher Jemgum können in einer einzigen Stunde bis zu 1 Mio. m³ Gas entnommen werden.

Die Hohlräume im Salz ermöglichen es, innerhalb sehr kurzer Zeit das gesamte Speichervolumen ein- oder auszulagern, da sie über eine Tiefbohrung direkt mit den obertägigen Speicheranlagern verbunden sind. Beispiel: Aus dem Kavernenspeicher Jemgum können in einer einzigen Stunde bis zu 1 Mio. m³ Gas entnommen werden. Die Kavernenspeicher eignen sich daher auch besonders für den Ausgleich kurzfristiger, hoher Bedarfsschwankungen.

Porenspeicher liegen in natürlichen wasserführenden Aquiferen oder ehemaligen Gas- und Öllagerstätten, deren unterirdisches Speichergestein meist aus Kalk- oder Sandstein besteht. Die Speicher sind mit gasundurchlässigen Deckformationen versehen. Das Speichervolumen ist sehr groß, allerdings muss das Gas zunächst durch das poröse Gestein zur Bohrung strömen und kann nur langsam ein- und ausgespeichert werden. Deshalb werden Porenspeicher vor allem dafür genutzt, saisonale Schwankungen auszugleichen.

Der Porenspeicher in Rehden ist mit einer Kapazität von 3,9 Mrd. m3 Erdgas der größte Erdgasspeicher in Westeuropa.

Beispiel: Der Gasspeicher Rehden ist mit seiner Arbeitsgaskapazität von fast 4 Mrd. m3 auf einer unterirdischen Fläche von rund 8 m2 einer der größten Porenspeicher in Westeuropa und verfügt über rund ein Fünftel der gesamten Speicherkapazität Deutschlands.

Zukunft Wasserstoffspeicher

Auch im Energiesystem der Zukunft sollen Gasspeicher eine wichtige Rolle spielen: Überschüssiger Ökostrom aus der volatilen Wind- und Solarenergie kann in einer Power-to-Gas-Anlage (PtG) in grünen Wasserstoff umgewandelt und anschließend in Gasspeicher eingeleitet werden.

Im Auftrag der INES, des BVEG und des DVGW hat ein Beraterkonsortium unter der Leitung des Gastechnologischen Instituts gGmbH (DBI-GTI) die Studie „Wasserstoff speichern – soviel ist sicher“ erarbeitet. Darin wurden die technischen Möglichkeiten untersucht, heutige Gasspeicher an die Nutzung von Wasserstoff anzupassen. Die Studie steht hier zum Download zur Verfügung.

Für die Mehrzahl der bestehenden Gasspeicher wäre eine Umrüstung wohl machbar, es müssten aber auch neue Speicher gebaut werden. Dabei erfordern sowohl die Umwidmung als auch der Neubau von Wasserstoffspeichern lange Zeiträume von ungefähr sieben bis zehn Jahren. Bei einer Umstellung eines Gasspeichers auf Wasserstoff kann aus technischen Gründen nur ca. 20 % der energetischen Speicherfähigkeit verbleiben.

Das Forschungsvorhaben HyCAVmobil in Rüdersdorf: Derzeit testet EWE das Wechselspiel zwischen der Ein- und Ausspeicherung von Wasserstoff aus der unterirdischen Kaverne.

Schätzungen zufolge können aus den aktuellen Erdgasspeichern in Deutschland eine Wasserstoffspeicherkapazität von insgesamt 32 TWh bereitgestellt werden. Gemäß den Langfristszenarien des BMWK ist aber eine zusätzliche Kapazität von bis zu 41 TWh notwendig. Da die Szenarien bereits im Jahr 2035 Wasserstoffspeicherkapazitäten von 15 TWh vorsehen, müssten innerhalb der nächsten 12 Jahre die Hälfte der Bestandspotenziale umgewidmet werden. Die geologischen Potenziale dafür sind zwar vorhanden, aber es fehlt u. a. an einem Marktrahmen zur kommerziellen Umsetzung von Projekten.

Daneben existieren derzeit ca. 23 Wasserstoffspeicher-Projekte, die sich größtenteils in einem frühen Stadium ohne finale Investitionsentscheidung befinden und deutlich kleinere Volumen fassen, als sie für kommerzielle Gasspeicher benötigt werden.

Insgesamt werden Investitionen von bis zu 12,8 Mrd. € notwendig sein, um die für die Energiewende erforderlichen Wasserstoffspeicher zu entwickeln. Diese Speicher zu entwickeln, wird für die Speicherwirtschaft eine große Herausforderung und verlangt nach einer konstruktiven Zusammenarbeit mit der Politik und den zuständigen Behörden.