Einleitung
Das Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf bei Elsfleth in Niedersachsen ist ein einzigartiges Energiespeicher-System mit weltweiter Bedeutung. Seit 1978 dient es als Puffer im Stromnetz und soll nun durch eine umfassende Modernisierung zu einem Vorzeigeprojekt für die CO2-neutrale Energiezukunft werden. Das Innovationslabor "Wasserstoffregion Nord-West-Niedersachsen" (H2-ReNoWe) hat in den Jahren 2021 bis 2024 untersucht, wie das Kraftwerk in eine CO2-vermeidende Betriebsweise überführt werden kann. Dabei steht die Nutzung von grünem Wasserstoff im Fokus, das das Potenzial hat, das Kraftwerk grundlegend zu transformieren und gleichzeitig die Versorgung der Region Oldenburg, Bremen und Hamburg mit Wasserstoff zu sichern. Dieser Artikel beleuchtet die historische Bedeutung, die geplanten technischen Veränderungen und die Zukunftsaussichten dieses einzigartigen Energiespeicherprojekts.
Historische Bedeutung und ursprüngliche Funktion
Das Kraftwerk Huntorf, betrieben von der Uniper Kraftwerke GmbH, ist ein kombiniertes Druckluftspeicher- und Gasturbinenkraftwerk, das Ende der 1970er Jahre im Auftrag der Nordwestdeutschen Kraftwerke AG (NWK) vom Anlagebauer Brown, Boveri & Cie entworfen und gebaut wurde. Bei seiner Inbetriebnahme im Jahr 1978 war es weltweit erstes kommerziell genutztes Druckluftspeicherkraftwerk dieser Art – eine technologische Pionierleistung, die bis heute von großer Bedeutung ist.
Die ursprüngliche Aufgabe des Kraftwerks war vielfältig. Es diente dazu, Grundlaststrom des nahegelegenen Kernkraftwerks Unterweser in Schwachlastzeiten aufzunehmen und in Spitzenlastzeiten ins elektrische Netz einzuspeisen. Darüber hinaus sollte das Speicherkraftwerk im Fall eines Netzzusammenbruchs die Notstromversorgung des Kernkraftwerks absichern. Diese Doppelfunktion macht das Kraftwerk zu einem integralen Bestandteil der regionalen Energieversorgungssicherheit.
Einzigartig ist Huntorf weltweit nur an einem weiteren Standort – dem Kraftwerk McIntosh im US-Bundesstaat Alabama. Diese Exklusivität unterstreicht die besondere Bedeutung der Anlage und die technologische Herausforderung, die sie darstellt. Für die Region Wesermarsch und insbesondere für Elsfleth ist das Kraftwerk seit über vier Jahrzehnten ein wirtschaftlicher und technologischer Leuchtturm.
Technologie des Druckluftspeichers
Die Funktionsweise des Huntorfer Kraftwerks basiert auf einem cleveren Prinzip der Energiespeicherung in Form von komprimierter Luft. Unter dem Betriebsgelände befinden sich in 650 bis 800 Meter Tiefe Kavernen in einem Salzstock, in denen die Energie in komprimierter Luft gespeichert wird. Diese geologische Formation ist die Grundvoraussetzung für den Betrieb des Druckluftspeichers und macht Standort wie Huntorf so besonders.
Bei der Speicherung wird Luft während Zeiten mit Stromüberschuss aus dem Netz (in der Regel bei niedrigen Strompreisen) in die Kavernen gepresst. Bei hoher Stromnachfrage (und damit höheren Strompreisen) wird diese komprimierte Luft entlassen und durch Gasturbinen geleitet, die Strom erzeugen. Die Turbinen werden dabei mit Erdgas befeuert, um die expandierende Luft zusätzlich aufzuheizen und die Effizienz des Prozesses zu steigern.
Die Gesamtleistung der Anlage beträgt 321 MWel, was sie zu einem bedeutenden Akteur im Regelenergiemarkt macht. Die Besonderheit des Huntorfer Systems liegt in der Kombination aus Druckluftspeicher und konventioneller Gasturbinentechnologie, was eine hohe Flexibilität im Netzbetrieb ermöglicht.
Modernisierung: Der Weg zum Wasserstoff-Druckluftspeicher
Die Zukunft des Kraftwerks Huntorf liegt in der Umstellung von Erdgas auf grünen Wasserstoff. Im Innovationslabor H2-ReNoWe wurde intensiv untersucht, wie diese Transformation technisch und wirtschaftlich umgesetzt werden kann. Das Projekt, das von 2021 bis 2024 lief, konzentrierte sich darauf, das zusätzliche Wertschöpfungspotenzial durch Erzeugung und Nutzung von grünem Wasserstoff unter Verwendung von erneuerbarem Strom aus der Region zu evaluieren.
Die Kernidee ist die Substitution von Erdgas durch Wasserstoff in der Brennkammer der Gasturbine. Dadurch könnte das Kraftwerk weitgehend CO2-neutral betrieben werden. Eine vergleichbare Technologie wird derzeit auch im niederländischen Ahaus von Corre Energy und Eneco entwickelt, wo ein großer Druckluftspeicher mit einer Gesamtleistung von 640 MW entstehen soll. Auch dort ist die Nutzung von Wasserstoff als Ersatz für Erdgas vorgesehen.
Die TU Clausthal, die maßgeblich an der Huntorf-Forschung beteiligt ist, bewertet ein Wasserstoff-Druckluftspeicherkonzept als das beste und kostengünstigste Druckluftspeicherkonzept. Diese Einschätzung unterstreicht das große Potenzial der Huntorf-Anlage als Vorreiter für zukünftige Speichertechnologien.
Technische Innovationen für die Zukunft
Die geplante Modernisierung des Kraftwerks Huntorf umfasst mehrere innovative technische Elemente, die die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Anlage erheblich steigern sollen:
Ein zentrales Element ist der sogenannte Booster-Verdichter, der die Speicherkapazität der bestehenden Druckluftkavernen erhöhen soll. Diese neuartige Technologie würde es ermöglichen, mehr Energie in den unterirdischen Speichern zu speichern und bei Bedarf schneller abzurufen.
Zusätzlich soll ein zusätzlicher Abgaswärmetauscher installiert werden, der den Brennstoffbedarf der Anlage reduziert und den Wirkungsgrad steigert. Diese Technologie nutzt die Abwärme, die bei der Verbrennung entsteht, und macht den Prozess effizienter.
Ein weiteres innovatives Element ist die brennstofffreie Speicherluft-Entspannungskabine, die die Leistung der Bestandsanlage steigern soll. Diese Entwicklung könnte die Effizienz des gesamten Speicher- und Erzeugungsprozesses erheblich verbessern.
Die geologischen Voraussetzungen für derartige Speicheranlagen sind in Deutschland nur begrenzt vorhanden. Nach Aussage von Carsten Agert vom DLR-Institut bietet nur Niedersachsen die passenden geologischen Bedingungen, was die besondere Bedeutung des Standorts Huntorf für die Energiewende unterstreicht.
Wirtschaftlichkeit und Mehrmarktbeteiligung
Die Untersuchungen im Rahmen des H2-ReNoWe-Projekts haben gezeigt, dass ein CO2-freies Wasserstoff-Druckluftspeicherkraftwerk wirtschaftlich betrieben werden kann, wenn es an mehreren Energiemärkten gleichzeitig teilnimmt und Preisschwankungen am Day-Ahead-Markt weiter steigen. Diese Erkenntnis ist für die zukünftige Ausrichtung des Kraftwerkes von entscheidender Bedeutung.
Das Konzept ist besonders vielversprechend für Standorte mit Erzeugungsüberschuss, Anschluss an das 380-kV-Netz und Zugang zum Wasserstoff-Markt, um die Flexibilität eines derartigen Speicherkraftwerkes optimal zu nutzen. Huntorf erfüllt genau diese Kriterien und könnte so zu einem wichtigen Knotenpunkt im zukünftigen Energiesystem werden.
Die Mehrmarktbeteiligung umfasst nicht nur den Strommarkt, sondern auch den Wasserstoffmarkt, indem der Standort als Speicher für grünen Wasserstoff aus der Region dient und die umliegenden Städte Oldenburg, Bremen und Hamburg mit Wasserstoff versorgt. Diese Doppelfunktion macht das Projekt besonders wertvoll für die regionale Energiewende.
Herausforderungen und Finanzierungsfragen
Die Umsetzung der Pläne steht jedoch vor erheblichen Herausforderungen. Ein zentrales Problem ist die Finanzierung des Umbaus. Uniper, Siemens, die EWE und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hatten 25 Millionen Euro aus dem Etat des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz beantragt, um das Druckluft-Energiespeicher-Kraftwerk Huntorf zu modernisieren und teilweise in einen Wasserstoffspeicher umzuwandeln.
Die Bundesregierung unter Robert Habeck (Bündnis 90/Die Grünen) verweigerte jedoch die Gelder mangels Finanzmasse. Diese Entscheidung stieß auf deutliche Kritik, insbesondere aus der Landesregierung Niedersachsens. Umweltminister Christian Meyer (Bündnis 90/Die Grünen) äußerte, dass die Landesregierung das Projekt als bedeutend einschätzt und sich weiterhin bei der Bundesregierung für eine Unterstützung beziehungsweise eine neue Priorisierung zugunsten des Vorhabens einsetzen werde.
Auch der CDU-Landtagsabgeordnete Björn Thümler, der das Projekt besuchte und sich für die Finanzierung einsetzt, sieht einen "kleinen Hoffnungsschimmer" in der Reaktion der Landesregierung. Die politische Unterstützung aus Niedersachsen unterstreicht die Bedeutung des Projekts für die Region und die Energiewende.
Neben den Finanzierungsfragen stehen auch technische Herausforderungen im Raum. Obwohl die Simulationen auf Basis von 30 Jahren Kraftwerksbetrieb aussagekräftige Ergebnisse liefern, fehlt bislang die praktische Erprobung der neuen Technologien. Die Bergerprobung der neuen Komponenten steht noch aus, was zusätzliche Unsicherheit in die Planung einbringt.
Zukunftsaussichten und Zeitplan
Wenn alles nach Plan läuft, könnte die Anlage in Huntorf in den kommenden Jahren grundlegend modernisiert werden. Ähnliche Projekte wie das in Ahaus (Münsterland) könnten bereits 2030 betriebsbereit sein – was das altgediente Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf nach über einem halben Jahrhundert ein "großes und zeitgemäßes Geschwister" verschaffen würde.
Die geplante Modernisierung würde das Kraftwerk Huntorf von einer reinen Energiespeicheranlage zu einem integrierten System aus Strom- und Wasserstoffspeicherung transformieren. Diese Transformation wäre ein wichtiger Schritt für die Energiewende in Deutschland, da sie die Speicherung von erneuerbaren Energien in großem Maßstab ermöglicht und gleichzeitig eine Wasserstoffinfrastruktur für die Region schafft.
Die Wasserstoffallianz, die sich jüngst in der Wissenschaft gegründet hat, könnte zusätzliche Impulse für die Entwicklung geben. Minister Björn Thümler freut sich, dass Uniper abseits des Hypes um Elektroenergie Wasserstoff als Energiequelle nutzen will, was zeigt, dass das Projekt breit in der Wissenschaft und Politik verankert ist.
Fazit
Das Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf steht vor einer der größten Transformationen in seiner über 40-jährigen Geschichte. Die Umstellung auf Wasserstoffbetrieb würde das Kraftwerk von einem reinen Energiespeicher zu einem integralen Bestandteil der zukünftigen Wasserstoffwirtschaft machen. Die geplanten technischen Innovationen wie Booster-Verdichter, Abgaswärmetauscher und die brennstofffreie Speicherluft-Entspannungskabine haben das Potenzial, die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Anlage erheblich zu steigern.
Die wirtschaftliche Machbarkeit des Konzepts wurde durch das H2-ReNoWe-Projekt nachgewiesen, doch die politische und finanzielle Umsetzung bleibt eine Herausforderung. Die Unterstützung aus Niedersachsen gibt jedoch Hoffnung, dass das Projekt trotz der ablehnenden Haltung des Bundesministeriums weiterverfolgt werden kann.
Für die Region Wesermarsch und die Städte Oldenburg, Bremen und Hamburg wäre die Realisierung der Pläne ein großer Gewinn. Huntorf könnte nicht nur ein wichtiger Energiespeicher bleiben, sondern auch als Wasserstoffhub die Infrastruktur für eine dekarbonisierte Wirtschaft schaffen. Die Modernisierung des Kraftwerks wäre damit ein Leuchtturmprojekt für die erfolgreiche Energiewende in Deutschland und ein Beispiel dafür, wie bestehende Infrastruktur zukunftsfit gemacht werden kann.