Das zweite Leben der Erdgasspeicher

Angesichts der bevorstehenden Wintermonate richten sich hierzulande derzeit alle Augen auf die Füllstände der deutschen Erdgasspeicher. Rund 50 unterirdische Erdgasspeicher gibt es gemäß der letzten verfügbaren Veröffentlichung des Bergamtes Niedersachsen in Deutschland. Sind sie zu 100 % gefüllt, fassen sie rund 24 Mrd. m³ an Gas, was in etwa 27 % des deutschen Jahresverbrauches entspricht. Auch wenn sie − vor allem vor dem Hintergrund der aktuellen Energiekrise − einen zunehmend unwirtschaftlichen fossilen Energieträger in sich bergen, sind die Erdgasspeicher alles andere als ein Auslaufmodell. Ganz im Gegenteil, findet Catherine Gras, CEO von Storengy Deutschland und Storengy UK, zweier Gesellschaften der französischen "ENGIE Energy Solutions International"-Gruppe (Engie). 

Der Speicherdienstleister mit Sitz in Berlin verfügt über sechs Speicherstandorte in Deutschland. Sein im Jahresverlauf nutzbares Gasvolumen gibt das Unternehmen mit 1,6 Mrd. m³ an. Derzeit prüft Storengy an seinem Standort Harsefeld (Niedersachsen) unweit von Hamburg die Neuerrichtung von ein bis zwei Salzkavernen – 30 bis 100 Mio. m³ Wasserstoff könnten darin künftig gespeichert werden. Die Planungen erfolgen derzeit noch auf dem Papier im Rahmen einer Machbarkeitsstudie. Detaillierte Aussagen dazu, könne man erst nach Abschluss der Studie in voraussichtlich zwei Monaten treffen, erklärt die Managerin gegenüber E&M. 

Nur so viel: "Die bisherige Arbeit zeigt jedoch bereits die Notwendigkeit eines koordinierten Aufbaus der künftigen Wasserstoffinfrastruktur", so Gras mit Blick auf die Erdgasnetze und -speicher. Die CEO rechnet grob ab Beginn des kommenden Jahrzehntes mit der Einspeicherung von reinem Wasserstoff in Harsefeld.

Gerade in einem Energiesystem, das zum Großteil oder zur Gänze auf erneuerbaren Energien fußen soll, sei die Speicherung von Wasserstoff, der durch überschüssigen, grünen Strom erzeugt wird, die "sicherste und ökonomischste Lösung", versichert die CEO. Vor allem in einem 100-%-Erneuerbare-Energien-Strom- und Wärmesystem werde man steuerbare Residualkraftwerke brauchen, so Gras mit Blick auf die Gaskraftwerke. Heute vor allem mit Erdgas, künftig zunehmend mit Wasserstoff und Biomethan betrieben, könnten diese flexibel einspringen, um Dunkelflauten zu überbrücken.

Kavernenspeicher versus Porenspeicher

Nordwesteuropa und darin insbesondere Deutschland bescheinigt die Managerin gute geologische Bedingungen für die Untertagespeicherung. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Typen unterirdischer Speicher: zum einen künstlich durch Ausspülen des Salzes geschaffene Hohlräume in Salzstöcken, sogenannte Kavernenspeicher. Zum anderen natürlich vorkommendes, poröses Gestein, wie wasserführende Aquifere oder ehemalige Gas- und Öllagerstätten in durchlässigen Gesteinsformationen, sogenannte Porenspeicher. 

Gerade die Salzstöcke im Boden des norddeutschen Tieflandes sieht die Storengy-Managerin als prädestiniert an für die Untertagespeicherung. "Nach aktuellem Forschungsstand gehen wir davon aus, dass sich Kavernenspeicher aufgrund ihrer Geologie besser zur Wasserstoffspeicherung eignen". Unterstützung bekommt Gras vonseiten der Berliner Initiative Energien Speichern e.V. (Ines). 

Laut Ines garantieren die petrochemischen Eigenschaften des Salzes eine natürliche Abdichtung der Steinsalzkavernen und machen eine zusätzliche Auskleidung unnötig. Bei Tiefen von 800 bis 1.500 Metern sind maximale Drücke bis etwa 200 bar möglich. Die Folgen: Nicht nur große Gasmengen sind in Kavernenspeichern speicherbar, das Gas lässt sich auch schnell ein- und ausspeichern. Kurzfristige, hohe Bedarfsschwankungen können so flexibel ausgeglichen werden. 

In einem hundertprozentigen Strom- und Wärmesystem aus erneuerbaren Energien werde man aber auch den anderen Typus eines unterirdischen Speichers, den Porenspeicher, benötigen, merkt Catherine Gras an. Bei diesem werde unter hohem Druck Gas in unterirdisches Speichergestein gepresst. Diese Speicher seien jedoch im Vorgang der Ein- und Ausspeicherung verglichen mit Kavernen langsamer. Zum Hintergrund: Bei Porenspeichern werden große Volumina an Gas in weiträumig verteilten Poren mit geringerem Druck gespeichert. Daher kann nur langsamer ein- und ausgespeichert werden. Vor allem die saisonalen Schwankungen beim Gasbedarf lassen sich mithilfe von Porenspeichern ausgleichen, zumal diese in der Regel viel größere Kapazitäten aufweisen. 

Potenzielle Versprödungen vermeiden

Durch die anvisierte zyklische Ein- und Ausspeicherung von Wasserstoff im Untergrund sieht Storengy besondere Herausforderungen an die verwendeten Materialien. Insbesondere bei der Auswahl von Stählen, Elastomeren und Zementen müsse eine potenzielle Versprödung durch Eindringen der kleinen Wasserstoffmoleküle verhindert werden. Vornehmlich bei Porenspeichern befürchtet die Storengy-Chefin Interaktionen des Wasserstoffs mit bestimmten Gesteinsschichten oder Mikroorganismen. 

Sie verweist auf das noch laufende Forschungsprojekt "RINGS" (Research on the Injection of New Gases in Storages). In diesem untersucht Storengy zusammen mit französischen Partnern – der Universität Pau und dem Gasspeicherbetreiber Terega – das Verhalten von Wasserstoff bei der Vermengung mit Erdgas untertage. Mithilfe von Gesteinsproben, Mikroorganismen, Speicherwasser und variablen Zusammensetzungen von Gas reproduzieren sie die Lagerstättenbedingungen, um das Verhalten der Porosität des Speichers bei verschiedenen Wasserstoff-Konzentrationen zu untersuchen und damit die höchstmögliche Konzentration zu ermitteln. 

Grüner Wasserstoff bevorzugt

Bei der Farbe, sprich der Herstellungsart des Wasserstoffs, setzt die Engie-Tochter ganz klar auf Grün. Eine Quelle für den regenerativ erzeugten Wasserstoff soll das Projekt "HyNetherland (HyNL)" in Eemshaven, ein Seehafen im Nordosten der Niederlande, unweit zur deutschen Grenze sein. Dort baut der Mutterkonzern Engie eine grüne Wasserstoff-Wertschöpfungskette im Gigawatt-Maßstab auf. Bis zum Jahr 2025 plant der französische Energieversorger den Bau eines 100-MW-Elektrolyseurs, der sich aus Off- und Onshore-Windstrom speist. 2030 soll dessen Leistung auf 850 MW aufgestockt werden, danach ist ein weiterer Ausbau auf bis zu 1.850 MW anvisiert. 

Der grüne Wasserstoff soll neben der Verwendung in der Chemieindustrie auch in das geplante Wasserstoff-Backbone-Netz eingespeist werden, das auf dem umgerüsteten Gasnetz der Gasunie basieren wird. Wie Storengy-Chefin Gras versichert, soll der in Eemshaven produzierte grüne Wasserstoff auch nach Deutschland exportiert werden. Doch "auch der Import von grünem Wasserstoff über den Seeweg über die Häfen Norddeutschlands wird Speicherkapazitäten benötigen, um Anlieferung und Verbrauch in Einklang zu bringen", prophezeit sie. 

Für einen raschen Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft sieht Gras noch einige Baustellen seitens der Politik. Einerseits brauche es ein verlässliches Marktumfeld für Investoren, Lieferanten und potenzielle Kunden. Zum anderen müssten effiziente Genehmigungsverfahren gewährleisten, dass es nicht zu unnötigen Verzögerungen im Entwicklungsprozess kommt. Gras: "Gelingt uns dies, sind wir einen großen und wichtigen Schritt weiter, um Wasserstoff zum Durchbruch zu verhelfen."