Analyse eines Energiespeichersystems basierend auf geologischer Unter-grundspeicherung von CO2 und CH4

Die Speicherung von überschüssiger Elektroenergie aus regenerativen Energiequellen in relevanten Größenordnungen stellt eine wesentliche technologische Hürde der Energiewende in der Bundes-republik Deutschland dar. Der nationale Strombedarf in Zeiten unzureichender regenerativer Er-zeugung kann zukünftig mit Speicherkraftwerken auf Basis von aus CO2 und Elektrolysewasser-stoff produziertem synthetischen Methan (Power-to-Gas) und methangefeuerten, hocheffizienten Kraftkreisläufen (Gas-to-Power) basierend auf dem Allam-Kreislauf gedeckt werden. Durch die Nutzung von überkritischem CO2 als Kreislaufmedium lassen sich Wirkungsgrade von bis zu 66% für den Gas-to-Power-Pfad und Gesamtwirkungsgrade des Speicherzyklus von >50% erzielen. Zur Umsetzung dieses Konzeptes sind ausreichende Speicherkapazitäten für CO2, CH4 und O2 sowie regenerative Erzeugungskapazitäten vorzuhalten. Der vorliegende Beitrag untersucht den vorge-stellten Energiespeicherzyklus unter Annahme eines geschlossenen CO2-Kreislaufs gekoppelt mit geologischer Untergrundspeicherung von CO2 und CH4 im Sinne des Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS). Zur technischen Bewertung des Konzeptes wurde das Potential der Speiche-rung von CO2 in Aquiferen in Deutschland analysiert und eine Studie des deutschen Energiesys-tems im Jahre 2050 für verschiedene Orientierungsszenarien durchgeführt. Mit Hilfe der erstellten Szenarien konnten die zur Erlangung einer CO2-neutralen Energiespeicherung benötigen Kapazitä-ten der regenerativen Stromerzeugung, elektrolytischen Wasserstoffbereitstellung und Rekonversi-on von CH4 sowie Speicherkapazitäten für CO2, CH4 und O2 abgeleitet werden.