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Wie funktioniert ein Gasspeicher?

In den letzten Monaten wurde viel über die Füllstände der Gasspeicher gesprochen. Doch wie sieht eigentlich so ein Gasspeicher aus? Wie funktionieren Gasspeicher? Wie viele gibt es in Deutschland und wie ist der Füllstand aktuell? Wir haben uns Gasspeicheranlagen näher angeschaut. 

Mit Erdgas geht, was mit Strom noch nicht möglich ist: Wir können Gas in großen Mengen speichern, und zwar in Gasspeichern. Das ist auch nötig, um die großen saisonalen Schwankungen im Gasverbrauch auszugleichen. Während wir im Sommer sehr wenig Gas für Warmwasser und Kochen benötigen, schnellt der Gasverbrauch im Haushalt in der kalten Jahreszeit nach oben, denn dann heizen wir.

Gasspeicher werden meist im Sommer befüllt, wenn mehr Gas eingekauft wird, als gebraucht wird. Im Winter, wenn der Energiebedarf höher ist, werden sie teilweise wieder entleert. Sie ermöglichen es, unsere Gasnetze stabil zu halten. Auch kurzfristig hohe Verbräuche zu Spitzenzeiten im Winter können so ausgeglichen werden. Mit der Einspeicherung von Gas werden außerdem kurzfristige Bedarfsänderungen beim Gashandel oder Lieferengpässe ausgeglichen, etwa bei technischen Problemen an Erdgasfeldern oder Pipelines. 

Oberirdische Gasspeicherung in Gasometern, Kugel- oder Röhrenspeichern


Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Gasspeicheranlagen: oberirdische Speicher und unterirdische Speicher. Oberirdische Speicheranlagen besitzen nur ein geringes Speichervermögen. Dafür kann Gas dort sehr schnell ein- und wieder ausgespeichert werden. Solche oberirdischen Gasspeicher werden vor allem in der Industrie und für lokale Bedarfe eingesetzt. Für die Versorgungssicherheit in Deutschland sind sie nicht relevant; viele wurden stillgelegt.
Neben Kugelspeichern und Röhrenspeichern aus Metall gibt es die besonders prägnanten Gasometer. Ein bekanntes und in Berlin viel geliebtes Beispiel dafür ist der alte Gasometer in Schöneberg auf dem EUREF-Campus, wo auch GASAG ihren Sitz hat.
Innerhalb des zylinderförmigen Stahlgerüstes wurde Gas in einem großen, teleskopartig ausfahrbaren Behälter gespeichert. Das Industriedenkmal erhält heute ein neues Leben als Veranstaltungsort und Bürohaus. 

Unterirdische Gasspeicherung: Porenspeicher und Kavernenspeicher 


Im Gegensatz zu den oberirdischen Anlagen haben die unterirdischen Gasspeicher ein immenses Speichervolumen und sind daher für die Versorgungssicherheit in Deutschland wesentlich. Sie können Verbrauchsschwankungen zwischen Sommer und Winter und große Lastspitzen kompensieren. Unter den Untertage-Speichern gibt es die Kavernenspeicher und die Porenspeicher. 

Kavernenspeicher

Kavernenspeicher bestehen aus gigantischen unterirdischen Hohlräumen in Salzstöcken, die durch Aussolung von Steinsalz mit Wasser entstanden. Dafür notwendige Salzformationen gibt es vor allem im Norden und der Mitte von Deutschland. Die oft eierförmigen Kavernen liegen tief unter der Erde und sind teilweise mehrere hundert Meter hoch. Ein Gasspeicher kann aus vielen einzelnen Kavernen bestehen. Der Gasspeicher Epe in Nordrhein-Westfalen zum Beispiel stellt mit seinen 75 als Gasspeicherstätten genutzten Kavernen ein ganzes Speichersystem dar. Die Kavernen sind von einer dicken Salzschicht umgeben, die verhindert, dass Gas austreten kann. Da Kavernenspeicher sich verhältnismäßig schnell befüllen und entleeren lassen, werden sie sowohl für saisonale als auch für kurzfristige Schwankungen herangezogen. 

Porenspeicher

Porenspeicher bestehen auch aus natürlichen Hohlräumen, allerdings sind diese winzig. Sie liegen in porösem Gestein, das ähnlich einem Schwamm Gas oder Flüssigkeiten aufnehmen kann. In dem Speichergestein befand sich vorher Erdgas- oder Erdölvorkommen oder auch Grundwasser (Aquiferspeicher). Porenspeicher bestehen oft aus Kalk- oder Sandstein, über dem eine dicke Schicht zum Beispiel aus Tonstein liegt, die für Gas undurchlässig ist. In diese Porenspeicher wird Gas mit immens hohem Druck hineingepresst. Porenspeicher haben zwar ein großes Speichervolumen, allerdings kann das Gas nur langsam ein- und ausgespeichert werden. Deshalb kommen Porenspeicher vor allem dann zum Einsatz, wenn jahreszeitliche Schwankungen ausgeglichen werden sollen. 

Porenspeicher bestehen auch aus natürlichen Hohlräumen, allerdings sind diese winzig. Sie liegen in porösem Gestein, das ähnlich einem Schwamm Gas oder Flüssigkeiten aufnehmen kann. In dem Speichergestein befand sich vorher Erdgas- oder Erdölvorkommen oder auch Grundwasser (Aquiferspeicher). Porenspeicher bestehen oft aus Kalk- oder Sandstein, über dem eine dicke Schicht zum Beispiel aus Tonstein liegt, die für Gas undurchlässig ist. In diese Porenspeicher wird Gas mit immens hohem Druck hineingepresst. Porenspeicher haben zwar ein großes Speichervolumen, allerdings kann das Gas nur langsam ein- und ausgespeichert werden. Deshalb kommen Porenspeicher vor allem dann zum Einsatz, wenn jahreszeitliche Schwankungen ausgeglichen werden sollen. 

Wie funktionieren Gasspeicher? 


Gashändler oder Gasversorger können Platz in Gasspeichern von den Betreiberfirmen mieten, um eingekauftes Gas, das ihre Kunden noch nicht brauchen, zwischenzuspeichern. Dieses Gas wird über Fernleitungen zum Gasspeicher transportiert.
Auf dem Weg in die unterirdischen Speicher passiert es über Rohrleitungssysteme verschiedene Stationen der Speicheranlage: Nachdem das Gas im Ausscheider gereinigt wurde, wird in der Messanlage Menge, Qualität und Brennwert bestimmt.

Damit möglichst viel Gas in die Speicheranlage hineinpasst, wird es im Verdichter komprimiert, bis es einen sehr hohen Druck hat. Weil sich das Erdgas dadurch erhitzt, wird es anschließend wieder abgekühlt. Dann wird es durch große Rohre in die Speicher unter Tage geleitet und eingespeichert.

Wird Gas aus den Gasspeichern benötigt, wird es auf demselben Weg wieder ausgespeichert und aufbereitet. Ein Wasserabscheider entzieht dem Gas Feuchtigkeit, das es im Speicher aufgenommen hat. Dann wird es vorgeheizt, gemessen, getrocknet und wieder in die Ferngasleitungen eingespeist. 

Die Gasspeicher in Deutschland 


Deutschland verfügt über die größte Gasspeicherkapazität in Europa. Hier gibt es insgesamt 45 Gasspeicher, davon 30 Kavernen- und 15 Porenspeicher. Zusammen haben sie ein Volumen von etwa 23,3 Milliarden Kubikmeter Arbeitsgas, das nutzbar ist (nach Daten des Landesamtes für Bergbau, Energie und Geologie, Stand 2021). Das entspricht etwas mehr als einem Viertel des Gasverbrauchs in Deutschland. Dieser lag laut Bundesnetzagentur 2022 bei 847.470 Gigawattstunden.

Der größte Gasspeicher Deutschlands befindet sich im niedersächsischen Rehden. Mit einem Volumen von knapp vier Milliarden Kubikmeter Arbeitsgas bevorratet er also gut ein Sechstel der deutschen Speicherkapazitäten. Er ist mit einer unterirdischen Fläche von rund acht Quadratkilometern einer der größten Porenspeicher in Westeuropa. 

Wie hoch ist der Füllstand der Gasspeicher?


Die Gasspeicher in Deutschland waren Mitte Januar 2023 zu 91 % gefüllt. Die aktuellen Speicherfüllstände können jederzeit im Lagebericht der Bundesnetzagentur abgerufen werden.

Wie wichtig Gasspeicher für die Versorgungssicherheit sind, hat 2022 die Energiekrise gezeigt. Ab Mitte des Jahres schränkte der bisherige Hauptlieferant Russland die Gaslieferungen nach Deutschland stark ein. Um über den Winter eine sichere Gasversorgung zu gewährleisten, sollte in den warmen Monaten vermehrt Erdgas eingespeichert werden.
Haushalte und Industrie waren zum Gassparen und zum Energiesparen allgemein angehalten. Diese Bemühungen und die sehr milden Temperaturen am Winteranfang hielten den Gasverbrauch auf einem niedrigen Niveau. Dadurch konnte der vorher angepeilte Füllstand der Gasspeicher – 95 % am 1. November 2022 – erreicht werden.

Die Zukunft der Gasspeicher: grüner Wasserstoff 


Auch im Energiesystem der Zukunft könnten Gasspeicher eine wichtige Rolle spielen. Wenn wir im Rahmen der Energiewende vollständig auf erneuerbare Energien umsteigen, ist ein Bedarfsausgleich unbedingt nötig. Denn regenerative Energien wie Wind und Sonne hängen vom Wetter ab.

Bei günstigen Windverhältnissen oder wenn die Sonne oft scheint, wird mehr Energie erzeugt, als gerade gebraucht wird. In anderen Zeiten wird Energie benötigt, obwohl gerade keine produziert wird. Herstellung und Verbrauch von Energie müssen also zeitlich entkoppelt werden, um den Energiebedarf jederzeit decken zu können. Doch Strom kann zur Zeit noch nicht in großen Mengen und über längere Zeiträume gespeichert werden – die längerfristige Speicherung von Wasserstoff ist hingegen möglich.

Der überschüssige Ökostrom aus der volatilen Wind- und Solarenergie könnte in einer Power-to-Gas-Anlage (PtG) in grünen Wasserstoff umgewandelt und in die Gasspeicher eingeleitet werden. Bei Bedarfspitzen, wenn mehr Energie gebraucht wird, könnte der Wasserstoff aus den Gasspeichern wieder in Strom zurückgewandelt und ins Stromnetz eingespeist werden.

Ein Forschungsprojekt unter dem Titel „Wasserstoff speichern – so viel ist sicher“, an dem auch GASAG beteiligt ist, hat die Gasspeicher in Deutschland auf ihre Tauglichkeit für die Wasserstoffspeicherung untersucht. Das Ergebnis: Alle Kavernenspeicher und vier der Porenspeicher in Deutschland stehen – nach den nötigen Umrüstungen – für die Speicherung von Wasserstoff zur Verfügung. Damit wäre ein weiterer Schritt in Richtung Energiewende geschafft.

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