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Technik Energiewende mit Druckluftspeichern

Die Energieproduktion in der Schweiz wird verlagert. Wenn Windturbinen oder Sonnenkollektoren wetterbedingt ausfallen, braucht es aber Energiespeicher. Nun meldet sich eine fast vergessene Technologie zurück: der Druckluftspeicher. In Biasca im Tessin startet ein Grossversuch.

Grafik eines Druckluftspeichers.
Legende: Neuartiges Speichersystem AA-CAES: Luft wird in Kavernen komprimiert und anschliessend genutzt, um über einen Turbinengenerator Elektrizität zu erzeugen. Airlight Energy

Im Jahr 1894 wurden in der Stadt Bern Druckluft-Trams eingeführt. Der Hightech mit den Lufttrams von damals ist inzwischen fast vergessen. Die Firma Airlight Energy in Biasca aber hat jetzt drei Patente hinterlegt, die ein Druckluft-Revival denkbar machen. In einem alten NEAT Stollen in Biasca im Tessin startet ein Druckluft-Grossversuch.

Neue Technologie

Mit Kompressoren wird Druckluft in einen Stollen gepresst. Wird die Druckluft später abgelassen, erzeugt eine Turbine elektrische Energie. 100 bar Druck herrschen in dem Speicher, das ist sehr viel und entspricht 1‘000 Meter Wassersäule. Mehrfach pro Tag wird der Druckluftstollen beladen und entladen.

Chefingenieur Andrea Pedretti erklärt: Das Besonderer an diesem Druckluft-Speicherkraftwerk in Biasca sei der Wirkungsgrad von 75%, der an jenen von Wasser-Pumpspeicherkraftwerken herankommen soll. Die Luft wird dafür in zwei Stufen komprimiert und dabei 600 Grad heiss. Die teure Energie, die in dieser Wärme steckt, wird hier nicht mehr ungenutzt verschwendet, sondern in einem zusätzlichen Energiespeicher aufgefangen. Das ermöglicht den hohen Wirkungsgrad. Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage – AA-CAES heisst dieses Konzept in der englischen Fachsprache.

Wie reagiert der Berg?

Die Lombardi-Gruppe ist eine der wichtigsten Tunnelbau-Ingenieurfirmen der Schweiz. Sie ist beteiligt an dem Projekt in Biasca. Matthias Neuenschwander ist Verwaltungsratsmitglied bei  der Tunnelbaufirma Lombardi. Die Unbekannte beim Projekt ist nämlich der Berg: Ist der Untergrund dicht? Wie reagiert er auf die erheblichen Druckschwankungen? Wie müssen die Pfropfen gestaltet werden, die die Drücke auszuhalten haben? Die Tests finden in einem 150 Meter langen, zentralen Bereich der 3'160 Meter des ehemaligen NEAT-Transportstollens zwischen Pollegio und Loderio statt, dort wo die Überdeckung durch das Gebirge am höchsten ist. Zahlreiche Messungen sollen rasch Antworten auf die Fragen liefern.

Grosses Potential

Das Potenzial für Druckluft-Speicherkraftwerke ist gross. In der Schweiz gibt es viele unterirdische Hohlräume, die in Frage kämen: Zugangsstollen, nicht mehr benutzte Armeefestungen und strategische Mineralölspeicher. Wenig zerklüftete Gesteinsarten sind gut geeignet, zum Beispiel die in der Schweiz weit verbreiteten Aare- und Gotthardgranite.

Unangetastete Natur.
Legende: Umweltpolitisches Plus: Druckluft-Speicherkraftwerke lassen die Natur unangetastet. Airlight Energy

Umweltpolitisch wäre der Bau eines Druckluft-Speicherkraftwerks weniger umstritten als die Wasserkraft: Es gibt keine Staumauern und es erfolgt keine Überflutung wertvoller Naturlandschaften. Zudem soll ein solches Druckluft-Kraftwerk nur etwa halb so viel kosten wie ein Wasser-Speicherkraftwerk, schätzen die Projektingenieure in Biasca. So erwarten sie auch tiefe Produktionskosten.

Zwei Musteranlagen stehen bereits. Eine Baubewilligung liegt vor, in den kommenden Wochen geht der Gross-Versuchsbetrieb im ehemaligen NEAT-Transportstollen los. Ende 2013 werden die Tests in der Grossversuchsanlage abgeschlossen sein. Das Ziel ist es, im Versuchsstollen eine kommerzielle Anlage einzurichten mit einer Turbinenleistung von 500 bis 1‘000 MW. Das entspricht einem mittelgrossen Wasser-Pumpspeicherkraftwerk. Bis 2015 sollen erneut Erfahrungen gesammelt werden und ab 2016 werden weitere  Anlagen installiert. Im Kraftwerksbau eine sehr kurze Zeit.

Der Radiobeitrag zum Thema

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Am Samstag, 22. Dezember um 11:40 Uhr im Wissenschaftsmagazin bei Radio SRF 2 Kultur

8 Kommentare

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  • Kommentar von Cand.-Ing. A. Röck, D-80333 München
    @Damian Müller:1) Ihre Behauptungen, ohne Zahlen = Null und nichtig! Aus 1 Wind- kWhel zu Wasserstoff gewandelt, in Gasturbine verbrannt, = nur 0,24 kWhel ins Netz zurück! (24%. Bei Pumpwasser-Speicher-Werken (PSW) 80 % ! 2) H2 mit CO2 zu Erdgas (CH4), gewandelt, in Gasturb. verbrannt = 20,6% elektr. ins Netz zurück. Ihnen lieber, als 80% per PSW? Die AUDI AG erzeugt aus Windstrom CH4, aber nur zum Autofahren, nicht zur Rückverstromung, da Lithium für eCars nur ca. 30 -40 J. reicht!
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  • Kommentar von A. Röck (Cand.-Ing.), D-80333 München
    Röck @ Robert: I) Die heisse Kompressions-Luft leitet man durch eine Art „Autokühler“ (Anschaulichkeit), genannt Wärmeübertrager, der in einem super-isolierten Wassertank liegt; das Wasser wird heiss; Beim Ablassen der Luft wird diese –leider- sehr kalt (Vgl. Spraydose); also lässt man sie, VOR der Turbine (!) durch einen 2. „Autokühler“ strömen, der auch in dem heissen Wasser liegt, also heiss ist, und die vorige Hitze wieder an die Luft abgibt, deren Druck sich also nun wieder erhöht! Röck
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  • Kommentar von Alfred Röck, D-80333 München
    Forts.: also Umwandlung von H2 -->CH4, (künstl. Erdgas), 14 % Verlust; nun Verbrennen in Gasturbine, -57 %, nur 22% ins Netz zurück; III) Druckluft: η = 60- 75%, interessant, kein Oberbecken auf Berg nötig! Alte Kavernen (Stollen, leere Armee-Öl-Gas-Lager verwendbar); IV) PSW-Jochberg: Wem täte die 25m hohe Mauer was? Es ergäbe 3 Mio m³ Wasser, 22 Hektar Seefläche, was jegliches Getier erfreuen würde! Ober-Ästheten würden erst nach 2,5 h Hochwandern gestört. Röck
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