Kann die Druckluftenergiespeicherung die Hauptrolle übernehmen, nachdem die Lithium-Eisenphosphat-Energiespeicherung gebremst wurde?

Die Druckluftspeicherung erlebt eine neue Welle von Investitionen und Bauvorhaben.

Nach Informationen der Huaxia Energy Network (Offizielles WeChat-Konto: hxny3060) hat Yunnan Energy Investment Co., Ltd. (SZ: 002053) kürzlich bekannt gegeben, dass seine vollständig gegründete Tochtergesellschaft, Anning Yunnan Energy Investment Energy Storage Technology Co., Ltd. (im Folgenden als "Anning Energy Storage Company" bezeichnet), beabsichtigt, 1,872 Milliarden Yuan in das 350-MW-Druckluftspeicher-Demonstrationsprojekt in Kunming Anning (im Folgenden als "Anning Druckluftspeicherprojekt" bezeichnet) zu investieren.

Der Ankündigung zufolge, laut der Schätzung des Machbarkeitsstudienberichts, beträgt die interne Rendite nach Steuern des Projekts 5,5 %, und die Amortisationsdauer beträgt 17,91 Jahre. Yunnan Energy Investment hat erklärt, dass es beabsichtigt, die Anning Energy Storage Company mit 372 Millionen Yuan aus Eigenmitteln aufzustocken und die Kapitalzuflüsse in Abstimmung mit dem Projektfortschritt in Teilen zu tätigen, um die Finanzierungsbedürfnisse des Projekts zu decken.

Es ist erwähnenswert, dass im Juli dieses Jahres die Energiebehörde von Yunnan Province mitgeteilt hat, dass "bis Ende Juni 2025 waren alle neuen Energiespeichertechnologien in der gesamten Provinz Lithium-Eisenphosphat-Speicher... Die Technologiepfade waren relativ einseitig. Um die Diversifizierung von zentralisierten und geteilten neuen Energiespeichern zu berücksichtigen und die kombinierte Entwicklung von Kurzzeit- und Langzeitspeichern zu fördern, werden zukünftige zentralisierte und geteilte Energiespeicherprojekte vorzugsweise Langzeitspeicher wie Vanadium-Fließbatterien und Druckluftspeicher sein" (siehe frühere Berichte der Huaxia Energy Network "Yunnan stoppt Lithium-Eisenphosphat-Energiespeicherstationen: Ist die große Chance für gemischte Energiespeicher da?" ).

Das Anning Druckluftspeicherprojekt von Yunnan Energy Investment ist genau in diesem Kontext entstanden, als die Lithium-Eisenphosphat-Speichertechnologie "gebremst" wurde.

Die Huaxia Energy Network hat auch bemerkt, dass auf nationaler Ebene die Druckluftspeicherung eine Welle von Investitionen und Bauvorhaben erlebt. Nur in der zweiten Hälfte von Oktober sind neben dem Yunnan Energy Investment-Projekt noch drei weitere Druckluftspeicherprojekte in die Umsetzungsphase eingetreten oder wurden offiziell begonnen.

Hat die Druckluftspeicherung endlich ihren "Frühling" der großen Entwicklung erreicht?

Die Welle von Investitionen und Bauvorhaben nähert sich

Das Anning Druckluftspeicherprojekt nutzt die entleerten Salzkavernen des Kunming Salzbergwerks als Energiespeicherträger und hat ein Bauvolumen von 350 MW/1.750 MWh. Das Projekt verwendet auch ein nicht-brennstoffergänzendes Verfahren, mit einer Ladezeit von 8 Stunden und einer Nennstromerzeugungszeit von 5 Stunden. Es wird erwartet, dass die jährliche Nutzungsdauer nicht weniger als 1.300 Stunden beträgt, und die Gesamtbauzeit beträgt 18 Monate.

Nach Angaben wird das Projekt nach Fertigstellung das erste große Netzseitige Energiespeicherprojekt in Yunnan Province und das erste große Druckluftspeicher-Demonstrationsprojekt im Südwesten Chinas sein. Es kann die Netzlastregelung, die Integration und die Verwertung von erneuerbaren Energien im Netz von Yunnan Province erfüllen und die Sicherheit und Stabilität des Netzbetriebs verbessern. Das Projekt ist bereits in die erste Liste der neuen Energiespeicher-Demonstrationsprojekte von Yunnan Province aufgenommen und ist das Projekt mit der größten Kapazität und der längsten Stromerzeugungszeit in der Liste.

Druckluftspeicherung bezieht sich auf die Energiespeicherart, bei der in Zeiten niedriger Netzlast elektrische Energie zur Kompression von Luft verwendet wird und in Zeiten hoher Netzlast die komprimierte Luft freigesetzt wird, um eine Turbine anzutreiben und Strom zu erzeugen. Diese Technologie wird als eine der vielversprechendsten Technologien für die Massenspeicherung von Energie angesehen. Sie wurde in den 1950er Jahren entwickelt und hat im Ausland bereits eine kommerzielle Massennutzung erreicht.

Schematische Darstellung der Druckluftspeicherung (Quelle: Internet)

Obwohl die Druckluftspeichertechnologie in China spät begann, wächst sie rasant. Laut unvollständigen Statistiken betrug das Volumen der neu unterzeichneten Druckluftspeicherprojekte in China im Jahr 2024 6,8 GW, was einem Jahr-über-Jahr-Anstieg von 21 % entspricht. Bis Ende Mai dieses Jahres waren insgesamt 13 Druckluftspeicherprojekte in China in Betrieb, und die kumulierte Installationskapazität lag nahezu bei 1.000 MW.

Seit Anfang dieses Jahres erlebt die Druckluftspeicherung eine neue Welle von Investitionen und Bauvorhaben. Nur in der zweiten Hälfte von Oktober haben mehrere große Druckluftspeicherprojekte wichtige Fortschritte erzielt.

Am 16. Oktober ist das 350-MW-Druckluftspeicherprojekt in Urumqi Dabancheng, das von China Energy Engineering Group Co., Ltd. entwickelt, investiert und gebaut wird, die Machbarkeitsstudienprüfung bestanden, was bedeutet, dass das erste kommerzielle große Langzeit-Energiespeicherprojekt in Xinjiang offiziell in die Umsetzungsphase eingetreten ist.

Am gleichen Tag wurde das 350-MW/1.400-MWh-Druckluftspeicherkraftwerk in Yaozhou District, Tongchuan City, Shaanxi Province, offiziell begonnen. Dies ist das weltweit erste Projekt, das in einer Kalksteinformation errichtet wird und das weltweit erste 350-MW-Klassendruckluftspeicherprojekt mit großem Behälter in künstlichen Kavernen.

Am 20. Oktober ist das Kerntechnikkonzept des Untergrundkavernenprojekts des 1,05-Millionen-kW/6,3-Millionen-kWh-Druckluftspeicherprojekts in Ulanqab, Inner Mongolia, das von China Railway Construction Development Group Co., Ltd. investiert und gebaut wird, die fachliche Prüfung bestanden, was bedeutet, dass dieses weltweit größte Druckluftspeicherprojekt in Bezug auf die Gesamtinstallationskapazität in die umfassende Umsetzungsphase eingetreten ist.

Warum ist es so beliebt?

Warum ist die Druckluftspeicherung in letzter Zeit so beliebt? Der wichtigste Grund ist, dass der Markt immer größere Nachfrage nach Langzeitspeichern hat.

Den Daten der Nationalen Energiebehörde zufolge betrug die durchschnittliche Speicherdauer der kumulierten neuen Energiespeicher in China bis Ende Juni dieses Jahres 2,3 Stunden. Im ersten Halbjahr dieses Jahres betrug die durchschnittliche Speicherdauer der neuen Energiespeicherprojekte in ganz China etwa 2,6 Stunden. Die durchschnittliche Speicherdauer der "neuen Installationen" war um 0,3 Stunden länger als die der "kumulierten Installationen", was ein deutlicher Trend zur Verlängerung der Speicherdauer von neuen Energiespeicherprojekten zeigt.

Außerdem hat die Nationale Energiebehörde im Juni 2023 das "Blaues Buch für die Entwicklung des neuen Stromsystems" (im Folgenden als "Blaues Buch" bezeichnet) veröffentlicht, in dem eine dreistufige Strategie für die Entwicklung von Energiespeichern vorgeschlagen wurde. Die letzten beiden Stufen konzentrieren sich auf die Entwicklung von Langzeitspeichern.

Das "Blaues Buch" macht klar, dass bis 2030 verschiedene neue Energiespeichertechnologien wie Druckluftspeicher, elektrochemische Speicher, Wärme- (Kälte-) Speicher und Dampfspeicher von Kraftwerken nebeneinander existieren und vor allem die täglichen Ausgleichs- und Regulierungsbedürfnisse des Systems erfüllen sollen. Zwischen 2030 und 2045 sollen Langzeitspeichertechnologien mit einer Speicherdauer von mehr als 10 Stunden, wie mechanische Speicher, Wärmespeicher und Wasserstoffspeicher, technologische Durchbrüche erzielen und die Ausgleichs- und Regulierungsbedürfnisse über Tageszeiten hinaus erfüllen. Zwischen 2045 und 2060 sollen Langzeitspeichertechnologien wie chemische Speicher auf Basis von flüssigem Wasserstoff und flüssigem Ammoniak sowie Druckluftspeicher in Bezug auf Kapazität, Kosten und Effizienz signifikante Fortschritte erzielen und die Regulierungs- und Speicherbedürfnisse von großen Mengen erneuerbarer Energien auf verschiedenen Zeit- und Raumskalen erfüllen.

Tatsächlich ist es seit der Veröffentlichung des "Blauen Buches" bereits mehr als zwei Jahre vergangen, und die Energiespeicherbranche hat eine überraschend schnelle Entwicklung erlebt. Energiespeichertechnologien, einschließlich Lithiumbatteriespeicher, können bereits die täglichen Ausgleichs- und Regulierungsbedürfnisse des Systems vollständig erfüllen. Das heißt, die Energiespeicherindustrie hat die erste Stufe, die im "Blauen Buch" festgelegt wurde, bereits früher abgeschlossen und ist in die zweite Stufe der Entwicklung eingetreten, in der Langzeitspeicher das derzeitige Entwicklungsziel darstellen.

Auch aus den örtlichen Energiespeicherrichtlinien lässt sich dieser Trend ableiten. Beispielsweise hat Shandong Province im Dezember letzten Jahres eine Benachrichtigung über "Mehrere Maßnahmen zur Verbesserung des Systems und Mechanismus für die Verwertung von erneuerbaren Energien und zur Förderung der hochwertigen Entwicklung der Energie" veröffentlicht, in der ausdrücklich heißt: Die Entwicklung von Langzeitspeichern wie Druckluftspeichern wird unterstützt. Die Errichtung von Langzeitspeicherprojekten wie Druckluftspeichern, Speichern auf Basis von erneuerbar erzeugtem Wasserstoff und Vanadium-Fließbatterien wird ermutigt. Projekte, die die Kriterien erfüllen, werden vorzugsweise in die Provinzliste der neuen Energiespeicherprojekte aufgenommen und nach Fertigstellung vorrangig an das Netz angeschlossen; Langzeitspeicherprojekte werden unterstützt, an den Strommarkttausch teilzunehmen. Projekte in der Liste werden bei der Berechnung der Speicherkapazität mit dem doppelten der genehmigten Kapazität gewertet.

Unter den gegenwärtigen Energiespeichertechnologien hat die Pumpspeicherkraftwerkstechnologie theoretisch die längste Speicherdauer, die bis zu 8 - 10 Stunden oder sogar länger betragen kann. Die Lithiumbatteriespeicher haben in der Regel eine Speicherdauer von weniger als 2 Stunden, wobei einige kürzlich mit der Verwendung von Hochkapazitätszellen auch eine Speicherdauer von 6 Stunden erreichen können. Die derzeitigen Druckluftspeicherprojekte haben eine Speicherdauer von 6 - 8 Stunden, und einige wenige können sogar 10 Stunden erreichen. Die Vanadium-Fließbatterien haben in der Regel eine Speicherdauer von etwa 6 Stunden.

Obwohl die Pumpspeicherkraftwerkstechnologie theoretisch die längste Speicherdauer hat, sind die Standortanforderungen sehr streng, und die Investitionen sind hoch und die Bauzeit ist lang. Im Vergleich dazu hat die Druckluftspeicherung eine lange Speicherdauer und relativ geringe Anforderungen an die Standortbedingungen. Das Entwicklungsziel ist klar, und die Aussichten sind rosig, weshalb sie immer beliebter wird.

Wann kann es die Hauptrolle übernehmen?

Obwohl die Branche sehr optimistisch in Bezug auf die Zukunft ist, müssen einige Schlüsselprobleme gelöst werden, bevor die Druckluftspeichertechnologie die "Hauptrolle" übernehmen kann. Die Huaxia Energy Network hat analysiert und festgestellt, dass es hauptsächlich zwei Punkte gibt:

Erstens muss die Druckluftspeicherung das Problem der Wirtschaftlichkeit lösen, angesichts der fortschreitenden Politik der vollständigen Markteinführung von erneuerbaren Energien.

Früher war das Problem der Kosten und der Erträge ein wichtiger Faktor, der die Entwicklung von neuen Energiespeichern wie Lithiumbatteriespeichern, Druckluftspeichern und Vanadium-Fließbatterien hemmte. In den letzten zwei Jahren hat die Lithiumbatteriespeicherung aufgrund des Rückgangs der Rohstoffpreise wie Lithiumcarbonat zuerst die Stromkosten pro Kilowattstunde stark gesenkt und eine Phase der Massenentwicklung erreicht. Im Vergleich dazu sind die Kostensenkungen bei anderen neuen Energiespeichertechnologien relativ zurückgeblieben.

Das 300-MW-Druckluftspeicherprojekt in Yingcheng, Hubei (Quelle: Xinhua News Agency)

Allerdings hat sich die Wirtschaftlichkeit der Druckluftspeicherung in den letzten zwei Jahren erheblich verbessert. Beispielsweise hat Yunnan Energy Investment in der Ankündigung erwähnt, dass laut der Schätzung des Machbarkeitsstudienberichts die interne Rendite nach Steuern des Anning Druckluftspeicherprojekts 5,5 % beträgt, und die Amortisationsdauer beträgt 17,91 Jahre.

Welches Niveau bedeutet eine interne Rendite von 5,5 %? Im Juli letzten Jahres hat Hubei Energy Group Co., Ltd. (SZ: 000883) mitgeteilt, dass die Betriebsdauer des Pumpspeicherkraftwerksprojekts 40 Jahre beträgt und die interne Rendite des Kapitals während der Betriebsdauer 6,5 % beträgt. In diesem Jahr hat China Southern Power Grid Energy Storage Co., Ltd. (SH: 600995) in seinem Halbjahresbericht mitgeteilt, dass die interne Rendite des Kapitals der derzeit in Betrieb befindlichen neuen Energiespeicherstationen etwa 5 % beträgt, und die Erträge sind relativ zuverlässig und stabil.

Im Vergleich dazu hat das Druckluftspeicherprojekt von Yunnan Energy Investment bereits einen kommerziellen Investitionswert. Die Druckluftspeicherung hat die Schwelle für die Massenkommerzialisierung überschritten.

Zweitens werden die Entwicklung der Druckluftspeicherung durch die geographischen Bedingungen eingeschränkt, und es bedarf technologischer Durchbrüche, um diese geografischen Beschränkungen zu überwinden.

Die Speicherräume für Luft werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: natürliche Höhlen und künstliche Kavernen. Da die künstliche Erschaffung von Kavernen die Kosten erhöht, bevorzugt die Branche die Suche nach natürlichen Höhlen. Derzeit basieren die meisten Druckluftspeicherprojekte auf entleerten Salzkavernen