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Kaverne

Gaskavernenspeicher. Quelle: BGR

Kaverne ist ein neutraler Begriff für einen großen, meist künstlich geschaffenen, unterirdischer Hohlraum.

Größere Bedeutung haben Kavernen zur unterirdischen Speicherung von Erdgas.

Kavernenspeicher

Diese künstlich erzeugten Hohlräume in Salzstöcken werden durch Bohren und Gewinnung von Sole geschaffen. Sie sind zylinderförmig, können Durchmesser bis zu 100 m und Höhen zwischen 50 und 500 m haben und liegen Hunderte von Metern unter der Erdoberfläche, in Deutschland zum Teil in Tiefen (bergmännisch Teufen) bis zu 2.500 m.

Die petrophysikalischen Eigenschaften von Salz garantieren in der Regel die natürliche Dichtheit der Steinsalzkavernen und machen eine zusätzliche Auskleidung, wie bei bergmännisch geschaffenen Felskavernen, unnötig.

Die Kavernen können mit Erdgas, Erdöl, Erdölprodukten, Druckluft oder anderen Gasen wie beispielsweise Wasserstoff befüllt werden.

Die gespeicherten Gasmengen variieren zwischen 40 und 100 Millionen Normkubikmeter pro Einzelkaverne.

Kavernenspeicher werden zur Spitzendeckung und als Handelsspeicher sowie zum Ausgleich saisonaler Verbrauchsschwankungen verwendet. Außerdem stehen sie zum Ausgleich kurzfristiger Importstörungen oder Schwankungen zur Verfügung.

Der Gasinhalt eines jeden Speichers unterteilt sich grundsätzlich in Kissengas und Arbeitsgas. Das Kissengas besteht aus dem Gasvolumen, das in einem Speicher erforderlich ist, um den minimal notwendigen Speicherdruck für eine optimale Ein- und Ausspeicherung zu ermöglichen. In Kavernen ist das Kissengas auch zur Gewährleistung der Standfestigkeit erforderlich. Der Kissengasanteil beträgt etwa 1/3 bis 1/2 vom maximalen Speichervolumen und verbleibt permanent im Speicher. Als Arbeitsgas definiert man das Gasvolumen, das zusätzlich zum Kissengas jederzeit eingelagert oder entnommen werden kann. Eine der größten Kavernenspeicheranlagen Europas befindet sich in Epe im Münsterland. In insgesamt 80 Kavernen können bis zu 4 Mrd. m³ Arbeitsgas eingelagert werden.

Bei der Nutzung als Erdölspeicher dient Sole als Ausgleichsflüssigkeit. Wenn Erdöl in den Speicher gepumpt wird, erfolgt eine Verdrängung der Sole aus der Kaverne. Erdöl wird ausgelagert, indem Sole eingepumpt wird. Auch in Epe (Westfalen) befindet sich ein Kavernenspeicher für Erdöl.

Bedeutung in der Geothermie

Natürliche Salzstrukturen führen aufgrund der höheren Wärmeleitfähigkeit von Steinsalz zu natürlichen Wärmeanomalien. In deren Nutzung können Kavernen einbezogen werden. Bei geeigneter Kavenenfüllung können sie auch als Wärmespeicher, bei hohen Temperaturen auch als Stromspeicher genutzt werden. Denkar ist beispielsweise eine Nutzung als Flüssigsalz-Latentwärmespeicher wobei die Latentwärme beim Übergang flüssig-fest genutzt wird.

zuletzt bearbeitet Januar 2020