Chinas erste 100-MW-CO2-Speicheranlage am Netz

Am 30. September ist im Kreis Mulei in Xinjiang eine neue Speicheranlage für komprimiertes Kohlendioxid ans Netz gegangen und hat Strom erzeugt, wie die Energieaufsicht Xinjiang mitteilte. pv magazine und ESS News nennen eine Speicherkapazität von 1.000 Megawattstunden. Die Berichte von pv magazine und ESS News zu diesem Projekt sind nahezu wortgleich, was auf eine gemeinsame Quelle oder eine Übernahme zwischen den beiden Medien hindeutet. Das Projekt liegt nach Angaben der beiden Medien inmitten eines Ausbaus mit 600 Megawatt Windkraft und 400 Megawatt Solarleistung in der Präfektur Changji. Die Energieaufsicht Xinjiang erwartet, dass die Anlage die Aufnahme erneuerbarer Energie in der Region verbessert und deren hochwertige Entwicklung fördert.

Anders als klassische Druckluftspeicher, die Hochdruckluft meist in unterirdischen Salzkavernen oder anderen technisch angelegten Speicherräumen lagern, nutzt die Anlage laut China Huadian Kohlendioxid als Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf, der zwischen gasförmigem und flüssigem Zustand wechselt. Beim Laden treibt überschüssiger Strom aus Zeiten geringer Nachfrage Kompressoren an, die das Gas verdichten. Die entstehende Wärme wird dabei gespeichert und das verdichtete Kohlendioxid anschließend zu Flüssigkeit abgekühlt. Beim Entladen wird die Flüssigkeit verdampft, mit der gespeicherten Wärme erhitzt und treibt eine Turbine zur Stromerzeugung an. Laut dem am Bau beteiligten Unternehmen Broadwell ist die Technik nicht auf besondere geologische Bedingungen angewiesen. Die eingesetzte Verdichtertechnik soll nach Angaben von China Huadian mindestens 30 Jahre halten und innerhalb von höchstens 20 Minuten vom Start auf Volllast hochfahren. Nach Angaben eines beteiligten Bauunternehmens liegt die Reaktionszeit des Systems im Minutenbereich, was Spitzenlastausgleich und Netzstützung ermöglichen soll.

Das am Bau beteiligte Unternehmen bezeichnet das Projekt als nach eigener Einschätzung weltweit größte seiner Speichertechnik. Es gibt die Fläche der Anlage mit rund 848 Mu an. Dazu kommen fünf Gasspeicher und 141 Flüssigkeitsspeichereinheiten. Ergänzt wird die Anlage durch 97 Wärmespeichereinheiten.

Was die Anlage leisten soll

Nach vollständiger Inbetriebnahme rechnet China Huadian mit einer jährlichen Stromerzeugung von rund 200 Gigawattstunden. Das entspräche nach Unternehmensangaben einer jährlichen Einsparung von etwa 50.000 Tonnen Standardkohle. Zugleich könnten die CO2-Emissionen dadurch um rund 170.000 Tonnen jährlich sinken. Diese Werte sind Prognosen für den vollständigen Betrieb und keine bereits gemessenen Jahresergebnisse. Das am Design beteiligte Hebei-Institut kündigte nach eigenen Angaben vom 9. Oktober weitere technische Betreuung an, damit die Anlage einen vollständigen Probebetrieb mit kompletter Beladung und Entladung noch erfolgreich absolviert.

Im Vergleich

2022 wurde in China ein Testsystem dieser Technik mit 10 Megawatt Leistung fertiggestellt. Es konnte rund 20 Megawattstunden Energie speichern. Im Dezember 2023 folgte in der Provinz Anhui eine größere Anlage mit 10 Megawatt Leistung. Sie erreichte eine Kapazität von 80 Megawattstunden. International hat auch das italienische Unternehmen Energy Dome Speicher auf Kohlendioxidbasis im kommerziellen Maßstab entwickelt, darunter eine Anlage mit 20 Megawatt und 200 Megawattstunden auf Sardinien. Nach Einschätzung der beiden Medien geht die Druckspeicherung mit Kohlendioxid damit von Pilotanlagen in den Maßstab von Kraftwerken über, bleibt aber kommerziell deutlich weniger etabliert als klassische Druckluftspeicherung.

1.000 Megawattstunden gelten nur für die Ladeseite

Die Kapazität von 1.000 Megawattstunden bezieht sich laut dem Technologiekatalog des chinesischen Umweltministeriums von 2025 ausdrücklich auf die Einspeicherseite der Anlage und nicht auf die abgegebene Strommenge. Das Hebei-Institut nennt für die Stromerzeugung eine Leistung von 100 Megawatt über 6,14 Stunden. Das beteiligte Bauunternehmen spricht von einer Stromerzeugung über bis zu zehn Stunden. Pv magazine und ESS News leiten aus der Nennkapazität rechnerisch eine Entladedauer von zehn Stunden ab. Auch der von Huadian genannte Auslegungswirkungsgrad der Turbine von über 92 Prozent ist nach Angaben der beiden Medien nicht mit dem Strom-zu-Strom-Gesamtwirkungsgrad des Speichers gleichzusetzen. Einen unabhängig verifizierten Systemwirkungsgrad oder nivellierte Speicherkosten hatte das Unternehmen zum Berichtsstand vom 15. Oktober nicht offengelegt.

Demonstrationsprojekt und Standortanforderungen

Das Projekt wurde nach Angaben der beteiligten Seiten in die vierte Liste bedeutender erstmaliger technischer Ausrüstungen der Nationalen Energiebehörde aufgenommen. Zugleich gilt es als Demonstrationsprojekt der Nationalen Kommission für Entwicklung und Reform für fortschrittliche grüne und kohlenstoffarme Technik. Nach Darstellung des Planungsinstituts untersuchte das Team dafür unter anderem die Materialauswahl für gasförmiges und flüssiges Kohlendioxid in der kalten Gobi, den Frostschutz von Anlagen und Rohrleitungen sowie den Windschutz von Bauwerken, da ausgereifte Referenzprojekte fehlten. Künftige Anlagen könnten nach Einschätzung der beiden Medien auch an Standorten ohne geeignete Salzformationen entstehen. Allerdings bräuchten auch sie weiterhin umfangreiche oberirdische Gasspeicher, Wärmetauscher und spezialisierte Turbinentechnik.