Studie: Erdgasspeicher zur Wasserstoffspeicherung geeignet
Alle 31 Kavernenspeicher in Deutschland lassen sich auf die Speicherung von Wasserstoff umstellen. Bei den Porenspeichern sind vermutlich nur vier ohne Einschränkung für die Speicherung von Wasserstoff geeignet. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, die federführend vom gaswirtschaftlichen Forschungsinstitut DBI Gas- und Umwelttechnik durchgeführt wurde. Drei weitere Institute waren an der Studie beteiligt. INES Initiative Energien Speichern, Bundesverband Erdgas, Erdöl und Geoenergie (BVEG) und DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches haben die Studie in Auftrag gegeben.
Für die Studie haben die Auftragnehmer detailliert alle Komponenten der Obertageanlagen und die Anlagen unter Tage auf ihre technische Eignung für die Wasserstoffspeicherung sowie die notwendigen Anpassungen analysiert. Bezüglich der Eignung des Reservoirs für die Speicherung von Wasserstoff bestehen bei Porenspeichern viele offene Fragen unter anderem bezüglich der Löslichkeit von Wasserstoff und der geochemischen Wechselwirkungen mit dem Reservoir-Gestein. Vier Speicher – die weder die Auftraggeber noch die Autoren der Studie bei der virtuellen Präsentation namentlich nennen wollten – sind grundsätzlich für die Speicherung von Wasserstoff geeignet. Bei den anderen zwölf Speichern müsste im Einzelfall das Potenzial untersucht werden. Bei ausgeförderten Lagerstätten ist eine Speicherung von Wasserstoff wohl eher möglich als in Aquiferspeichern. Bei Kavernen, die in Salzgestein gesolt werden, bestehen keine geologischen Bedenken.
Das eigentliche Ziel der Studie war die Ermittlung der Gesamtkosten, die entstehen, um den zukünftigen Bedarf an Wasserstoffspeichern zu befriedigen. Konkret ermittelt wurde dieser Bedarf in den Langzeitszenarien des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aus dem vergangenen Jahr (die Szenarien wurden vor der Wahl erstellt, damals hieß das Ministerium noch BMWi und der Wirtschaftsminister Peter Altmaier). Die Szenarien, die verschiedene Pfade zur Treibhausgasneutralität (TN) abbilden, wurden in einem sehr aufwendigen Prozess von den Instituten, beziehungsweise Beratungsgesellschaften Fraunhofer ISI, Consentec, Ifeu und der TU Berlin erarbeitet. 2030 ist der Wasserstoffbedarf in allen Szenarien noch vernachlässigbar, aber 2050 hoch. In Basis-Szenario TN-Strom müssen dann 73 TWh Wasserstoff gespeichert werden. Im zweiten Basisszenario, TN-Wasserstoff nur 47 TWh. Das hört sich paradox an, dass bei einer stärkeren Nutzung von Wasserstoff ein geringerer Speicherbedarf entsteht, ist aber einfach erklärbar. In dem Strom-Szenario wird Wasserstoff vor allem für die Spitzenlasterzeugung Strom genutzt. Das heißt, eine hohe Leistung muss kurzfristig verfügbar sein, die durch die Speicher abgesichert wird. Im TN-Wasserstoff erfolgt eine gleichmäßigere Nutzung in verschiedenen Sektoren.
Um den Bedarf an Wasserstoffspeicherung im TN-Strom zu befriedigen, müssten massiv Speicher neue entwickelt werden. Warum? Die energetische Speichermenge ist bei der Speicherung von Wasserstoff um ein Vielfaches niedriger als bei Erdgas. In der Studie ist die Änderung des energetischen Speichervolumens für jeden einzelnen Speicher in Deutschland bei der Umstellung auf Wasserstoff aufgelistet. Und zwar für eine Beimischung von einem, fünf oder 20 Volumen-Prozent und eine vollständige Umstellung auf Wasserstoff. Bei einer vollständigen Umstellung können statt 162,1 TWh bei Erdgas dann nur noch 30,7 TWh gespeichert werden. Nur am Rande: Die vier Porenspeicher, die als wasserstofffähig identifiziert wurden, haben ein energetisches Speichervolumen für Wasserstoff von vernachlässigbaren 1,7 TWh. Das bedeutet, bei einem Bedarf an Wasserstoffspeicherung von bis zu 73 TWh in Deutschland im TN-Strom-Szenario müssten 40 zusätzliche Kavernenspeicher gebaut werden. Der Hohlraum dazu, sagte INES-Geschäftsführer Sebastian Bleschke bei der Vorstellung der Studie, sei in Deutschland vorhanden. Die Gesamtkosten für den Zubau und den Umbau der Gasspeicher für das TN-Strom Szenario betragen 12,8 Milliarden Euro, im TN-Wasserstoff 5,9 Milliarden Euro. In dem Szenario werden nur 15 neue Kavernenspeicher benötigt. Zur Abschätzung der Gesamtkosten haben die Autoren der Studie einen Beispielkavernenspeicher konstruiert. Er besteht aus acht Einzelkavernen und einem volumetrischen Arbeitsgasvolumen von knapp 500 Millionen m3. Das sind energetisch rund 5,4 TWh Erdgas und 1 TWh Wasserstoff. Die Investitionen für die Anpassung eines solchen Kavernenspeichers liegen in einem optimistischen Szenario bei 46,4 Millionen Euro, im konservativen Szenario bei 82,6 Millionen Euro. Die hohe Differenz entsteht unter anderem dadurch, dass bei der konservativen Abschätzung eine Reihe von Positionen zusätzlich berücksichtigt werden. Für den Neubau von Speichern wird eine Investition von 276,8 Millionen Euro kalkuliert. Die oben genannten Gesamtkosten ergeben sich, wenn man die optimistischen Kostenannahmen für die Umrüstung unterstellt.
Insgesamt ist dies aus Sicht der Auftraggeber ein durchaus vertretbarer und verkraftbarer Aufwand. Gemessen an den Gesamtkosten der Energiewende falle der Aufwand kaum ins Gewicht, argumentierte Bleschke. Er forderte, die Umstellung der Speicher auf Wasserstoff besser als eine strategische Komponente in der nationalen Wasserstoffstrategie zu berücksichtigen. Zudem sei ein Marktrahmen erforderlich, der die Umstellung erleichtere. Eine finanzielle Förderung ist vermutlich für die ersten Nutzer erforderlich, die nicht alle Kosten der Umstellung tragen können.
