Speicherauslegung und Betriebsführung von Wasserstoff- Druckluftspeicherkraftwerken (HCAES) bei simultaner Teilnahme an verschiedenen Energiemärkten

Die Energiewende in Deutschland mit dem Ziel eines klimaneutralen Energiesystems erfordert den massiven Ausbau erneuerbarer Energien. Mit einem steigenden Anteil fluktuierender, erneuerbarer Erzeugung steigt auch der Bedarf an kurz und langfristigen Energiespeichern. Der wirtschaftliche Betrieb eines solchen des Langzeitspeichers ist allerdings erwünscht, um die Projektierung und den Bau für Speicherbetreiber attraktiv zu machen und komplizierte Anreizsysteme und Subventionen zu vermeiden.
Ein in bisherigen Untersuchungen kaum beachtetes Konzept zur Langzeitspeicherung von elektrischer Energie ist das Wasserstoff-Druckluftspeicherkraftwerk (HCAES), das untertägige Salzkavernen zur Speicherung der Arbeitsgase Druckluft und Wasserstoff nutzt. Das Konzept basiert auf dem Prinzip des Druckluftspeicherkraftwerks und nutzt zusätzlich die höhere Energiedichte von Wasserstoff aus, um die Speicherkapazität
des HCAES zu erhöhen. Zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit eines Wasserstoff-Druckluftspeicherkraftwerks wurde das Konzept zunächst analysiert und mit anderen Konzepten zur Speicherung von Druckluft oder Wasserstoff in Salzkavernen verglichen. Die optimale Dimensionierung zur gleichzeitigen Teilnahme an mehreren Energiemärkten wurde anhand eines linearen Optimierungsmodells mit perfekter Prognose untersucht. Die Ergebnisse der Dimensionierung wurden im Anschluss hinsichtlich des Einflusses von Betriebsrestriktionen mit einem gemischtganzzahligen linearen Optimierungsmodell analysiert. Zusätzlich wurde der Einfluss von Prognoseunsicherheiten im Rahmen einer rollierenden Planung untersucht.