Untergrundspeicher

Ein Untergrundspeicher ist ein Speicher in natürlichen oder künstlichen Hohlräumen unter der Erdoberfläche.

Der Begriff wird vor allem für unterirdische Gasspeicher für Erdgas verwendet, aber auch für Wasserstoff-^[1], Erdölspeicher sowie zunehmend für Kohlendioxidspeicher. Diese Speicher dienen zum Ausgleich von Ungleichgewichten zwischen Angebot/Förderung und Nachfrage/Verbrauch sowie der Erhöhung der Versorgungssicherheit. In der Regel werden Erdgasspeicher in warmen Sommermonaten mit geringem Gasbedarf befüllt und in den Wintermonaten zur Deckung des Mehrbedarfs entleert.

Das im Speicher vorhandene Volumen unterteilt sich in Arbeitsgas- und Kissengasvolumen. Das Arbeitsgasvolumen ist das im Jahresverlauf nutzbare Gasvolumen (Umschlagsmenge). Das Kissengas hält den Mindestdruck im Speicher aufrecht und verbleibt in den Kavernen bzw. oder der Formation (Porenspeicher), um die geomechanische Stabilität zu gewährleisten.

Da das Gas im Untergrundspeicher meist einen höheren Druck als die Ferngasleitung hat, muss das Gas zur Einspeisung mit einem Kompressor verdichtet werden. Ein Teil der hierfür aufgewendeten Energie kann bei der Wiederentnahme in einer Expander-Gasturbine zurückgewonnen werden. In einem solchen Falle wirkt der Untergrundspeicher zusätzlich als mechanischer Energiespeicher, so wie ein Druckluftspeicherkraftwerk. Da während der Ausspeisung im Winterhalbjahr der Druck im Speicher stark absinkt, ist manchmal auch bei der Ausspeisung eine Verdichtung mit einem Kompressor nötig, um das Gas auf Ferngasleitungsdruck zu bringen. Nach einer Speicherung im Untergrundspeicher muss das Gas in der Regel getrocknet werden, um die normierten Eigenschaften (z.B.: DVGW 260) einzuhalten.

Arten

Porenspeicher

In porösem Gestein wird Gas schwammähnlich aufgenommen.

Bei der Anlage wird auf vorhandene geologische Formationen zurückgegriffen. In den Poren und Klüften unterirdischer Kalk- und Sandsteinschichten sammelte sich vor Millionen von Jahren Erdgas, das bereits gefördert wurde. Porenspeicher sind natürliche Lagerstätten. Nach oben dichtet eine geschlossene, dichte Gesteinsschicht den Speicher ab. Ihre Dichtigkeit haben sie über den langen Zeitraum von Jahrmillionen bewiesen.

Porenspeicher in Gesteinsschichten, aus denen Wasser durch eingepresstes Erdgas verdrängt wurde, bezeichnet man als Aquifer-Speicher.

Durch die großen Lagerungsmengen dient das Erdgas in Porenspeichern vorwiegend zur Abdeckung saisonaler Bedarfsschwankungen.

Kavernenspeicher

Diese künstlich erzeugten Hohlräume in Salzstöcken werden durch Bohren und Gewinnung von Sole geschaffen. Sie sind zylinderförmig, können Durchmesser bis zu 80 m und Höhen zwischen 50 und 500 m haben und liegen Hunderte von Metern unter der Erdoberfläche, in Deutschland zum Teil in Tiefen (bergmännisch Teufen) bis zu 2.500 m.

Die petrophysikalischen Eigenschaften von Salz garantieren die natürliche Dichtheit der Steinsalzkavernen und machen eine zusätzliche Auskleidung, wie bei bergmännisch geschaffenen Felskavernen, unnötig.

Die Kavernen können mit Erdgas, Erdöl, Druckluft oder andere Gase wie beispielsweise Wasserstoff befüllt werden.

Die gespeicherten Gasmengen variieren zwischen 40 und 100 Millionen Normkubikmeter pro Einzelkaverne.

Kavernenspeicher werden zur Spitzendeckung und als Handelsspeicher sowie zum Ausgleich saisonaler Verbrauchsschwankungen verwendet. Außerdem stehen sie zum Ausgleich kurzfristiger Importstörungen oder Schwankungen zur Verfügung.

Der Gasinhalt eines jeden Speichers unterteilt sich grundsätzlich in Kissengas und Arbeitsgas. Das Kissengas besteht aus dem Gasvolumen, das in einem Speicher erforderlich ist, um den minimal notwendigen Speicherdruck für eine optimale Ein- und Ausspeicherung zu ermöglichen. In Kavernen ist das Kissengas auch zur Gewährleistung der Standfestigkeit erforderlich. Der Kissengasanteil beträgt etwa 1/3 bis 1/2 vom maximalen Speichervolumen und verbleibt permanent im Speicher. Als Arbeitsgas definiert man das Gasvolumen, das zusätzlich zum Kissengas jederzeit eingelagert oder entnommen werden kann.^[2]

Die größte Kavernenspeicheranlage Europas befindet sich in Epe im Münsterland. In insgesamt 45 Kavernen können bis zu 2,5 Mrd. m³ Erdgas eingelagert werden.

Bei der Nutzung als Erdölspeicher dient Sole als Ausgleichsflüssigkeit. Wenn Erdöl in den Speicher gepumpt wird, erfolgt eine Verdrängung der Sole aus der Kaverne. Das Auslagern von Erdöl erfolgt wiederum durch Einpumpen von Sole. Der größte Kavernenspeicher für Erdöl in Deutschland befindet sich in ebenfalls in Epe (Westfalen). 2007 waren in 3 von 5 dafür vorgesehenen Kavernen insgesamt rund eine Million Kubikmeter Rohöl eingelagert.

Siehe auch: Kaverne (Bergbau), Kavernenkraftwerk

Speicher in ausgeförderten Erdgaslagerstätten

Ausgeförderte Erdgaslagerstätten können bei entsprechender geologischer Eignung wieder mit Erdgas gefüllt werden, um bei Bedarf als Reserve zur Verfügung zu stehen. Ein Beispiel sind die Felder Haidach, Tallesbrunn und Schönkirchen in Österreich, in die über die Kompressorstation in Baumgarten an der March importiertes Erdgas aus Russland eingespeichert wird. Ein Beispiel in Deutschland ist der Untergrundgasspeicher Kirchheilingen der VNG – Verbundnetz Gas.

Speicher in ehemaligen Bergwerken

Unter bestimmten Voraussetzungen kann in ehemaligen Bergwerken ebenfalls Erdöl bzw. Erdgas eingelagert werden. Dazu wird der ehemalige Förderschacht mit einer Förderrohrtour versehen und abgedichtet. Ein Beispiel ist der Erdgasspeicher Burggraf-Bernsdorf der VNG – Verbundnetz Gas AG.

Untergrundspeicher in verschiedenen Ländern

Speicherkapazität international

Die Länder mit der weltweit größten Speicherkapazität waren 2006:

Land	Anzahl Speicher	Speichervolumen in Mrd. Kubikmeter
USA	385	100,8
Russland	22	93,5
Ukraine	13	31,9
Deutschland	44	19,1
Italien	10	17,4
Kanada	49	14,8
Frankreich	15	11,6
Niederlande	3	5,0
Österreich	6	4,0

Untergrundspeicher in Deutschland

Insgesamt gibt es in Deutschland 44 (Stand 2006) Untergrundspeicher. Hier werden ca. 19 Milliarden Kubikmeter Erdgas zur Spitzendeckung, zum Ausgleich kurzfristiger Importstörungen und saisonaler Bedarfschwankungen gelagert. Der größte Untergrundspeicher West-Europas ist die Anlage der Wingas in Rehden mit 4,2 Mrd. Kubikmetern. Weitere Beispiele solcher Speicher sind die Speicher Inzenham West der RWE Dea AG, Bierwang (in Unterreit) und Epe der E.ON Ruhrgas AG , Dötlingen der BEB Speicher/EMGSG, Etzel der IVG und der Erdgasspeicher Frankenthal der Enovos Deutschland . Das Spandauer Erdgaslager in Berlin besitzt beispielsweise ein maximales Volumen von 1 Milliarde Kubikmeter Erdgas. Weitere 19 Untertagespeicher befinden sich nach Angaben des Bundesverbandes der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft (BGW), Bonn, in Bau, Ausbau oder in der Planung.

Untergrundspeicher in Österreich

Mit April 2011 bestehen in Österreich 9 Untergrundspeicher für Erdgas, absteigend sortiert nach Kapazität:

• Haidach bei Straßwalchen (Salzburg), (RAG mit Beteiligung von WINGAS und Gazprom Export), seit 2007 mit 1,2 Mrd. Kubikmeter, seit 2011 mit 2,64 Mrd. Kubikmeter, in 1600 m Tiefe
• Schönkirchen-Reyersdorf bei Gänserndorf (NÖ), (OMV), seit 1977 mit 1,57 Mrd. Kubikmeter in 5 Horizonten (510 m 120 Mio. Kubikmeter, 550 m 160 Mio. Kubikmeter, 750 m 210 Mio. Kubikmeter, 1050 m 550 Mio. Kubikmeter, 1150 m 530 Mio. Kubikmeter)
• Puchkirchen bei Timelkam (OÖ), (RAG), seit 1982 mit 860 Mio. Kubikmeter in 1100 m Tiefe, seit 2010 mit 1,1 Mrd. Kubikmeter durch Einbeziehung des Gasfeldes Haag am Hausruck in 1000 m Tiefe
• "Seven Fields" im Grenzgebiet von Oberösterreich und Salzburg, (RAG mit Beteiligung von E.ON Gas Storage), im Endausbau rund 2 Mrd. Kubikmeter in 7 Feldern in 1300 bis 2300 m Tiefe, 2011 Inbetriebnahme der ersten Ausbaustufe mit rund 1,1 Mrd. Kubikmeter in den beiden Speichern Zagling (zwischen Straßwalchen und Frankenmarkt; 450 Mill. Kubikmeter) und Nussdorf (705 Mill. Kubikmeter)
• Tallesbrunn bei Gänserndorf (NÖ), (OMV), seit 1974 mit 300 Mio. Kubikmeter
• Thann bei Steyr (OÖ), (OMV), seit 1977 mit 250 Mio. Kubikmeter in 650 m Tiefe
• Aigelsbrunn bei Straßwalchen (Salzburg), (RAG), seit 2011 mit 85 Mill. Kubikmeter in 1350 m Tiefe
• Haidach 5 bei Straßwalchen (Salzburg), (RAG), seit 2006 mit 14 Mill. Kubikmeter in 1450 m Tiefe

Mit einer Gesamtspeicherkapazität von etwa 7 Mrd. Kubikmetern könnte Österreich derzeit nahezu seinen Jahresbedarf an Erdgas einlagern, was in Europa einen Spitzenwert darstellt.

Neben noch laufenden Erweiterungen der oben genannten Speicher sind folgende neue Speicherprojekte in Bau:

• Schönkirchen-Tief bei Gänserndorf (NÖ), (OMV), 1,6 Mrd. Kubikmeter in 2800 bis 2900 m Tiefe, Inbetriebnahme in zwei Ausbaustufen 2014 (900 Mill. Kubikmeter) und 2018 (zusätzlich 700 Mill. Kubikmeter)
• "Seven Fields" im Grenzgebiet von Oberösterreich und Salzburg, (RAG mit Beteiligung von E.ON Gas Storage), 2011 Baubeginn zur zweiten Ausbaustufe mit dem Speicher Oberkling (südwestlich von Mattighofen)

Siehe auch

• Gasbehälter

Weblinks

Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie in Niedersachsen

Informationen zur unterirdischen Hohlraumvermessung (SOCON Sonar Control)

Untertage-Gasspeicherung (Erdöl, Erdgas, Kohle 2009), 346 kb

Betrieb und Bau von Erdgasspeichern durch die RAG/Österreich

Podcast-Interview zu Öl- und Gaskavernen

Quellen

1. ↑ http://www.ipp.mpg.de/ippcms/ep/ausgaben/ep200802/bilder/wasserstoff_speicher Wasserstoff-Speicherung in Salzkavernen zur Glättung des Windstromangebots]
2. ↑ Erläuterung Arbeitsgas/Kissengas [1]