: Betonkugeln unter Wasser sollen Windstrom speichern

Betonkugeln in 700 Metern Meerestiefe als Energiespeicher eines Windparks: Der Testlauf findet im Bodensee statt in knapp 100 Metern Tiefe. Wenn Strom gebraucht wird fließt Wasser in die Kugeln und treibt eine Turbine an. Ist Strom übrig, werden die Kugeln leergepumpt. (Bildquelle: © HOCHTIEF Solutions AG/RSB Formwork Technology)

Um das Speichern von Windenergie auch in der Nähe von Offshore-Windparks zu ermöglichen, entwickeln Wissenschaftler ein System mit Hohlkugelspeichern am Meeresboden, vom Prinzip her einem Pumpspeicherkraftwerk vergleichbar. Im Bodensee wird es erprobt.

14.05.2016 – Für eine dezentrale Energiewende mit dem Ziel von 100 Prozent Erneuerbarer-Energieversorgung spielt auch das Zwischenspeichern von Strom eine bedeutende Rolle. Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt StEnSEA (Stored Energy in the SEA) befasst sich daher mit der Entwicklung und Erprobung eines Pumpspeicherkonzeptes zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie vor den Küsten im Meer.

Als Vorbild dienten den Ingenieuren des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik Pumpspeicherkraftwerke, die auf Basis zweier Becken funktionieren. Dieses physikalische Funktionsprinzip übertrugen sie auf das Meer.

Beim herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerk fließt das Wasser von einem Oberbecken in ein Unterbecken und treibt mit dem Wasserdruck eine Turbine an, die elektrischen Strom erzeugt. Bei einem Überschuss elektrischer Leistung im Stromnetz wird das Wasser mit Hilfe von Pumpen von dem Unter- in das Oberbecken gepumpt. Das Problem solcher Anlagen ist, dass sie viel Platz benötigen und Landschaft und Seen massiv beeinträchtigen – was allgemein auf viel Ablehnung stößt.

Das Konzept des Tiefseespeichers nutzt das Meer selbst als oberes Speicherreservoir. Wenn an Land Strombedarf besteht, öffnet sich ein Ventil an der Spitze der Betonhohlkugeln auf dem Meeresgrund. Dann schießt Meerwasser mit einem extremen Druck in den Hohlraum der Kugel ein und treibt dabei einen Generator an, der Strom erzeugt. Da die Kugeln Teil des Windparks sein sollen, kann die Energie über die Stromleitungen zum Festland transportiert werden. Wenn dann andersherum überschüssiger Strom aus der Windenergieerzeugung zur Verfügung steht wird das genutzt, um die Betonkugel wieder leer zu pumpen – der Kreislauf schließt sich.

Testlauf im Bodensee

Eine Betonkugel mit einem Durchmesser von drei Metern geht nun im Herbst im Bodensee bei Überlingen in einer Wassertiefe von 100 Metern in die Testphase. Im Meer sollen später Kugeln mit 30 Metern Durchmesser eingesetzt werden. Wenn die Betonkugeln standhalten und sich die Technik bewährt, könnten Offshore-Windparks mit Kugeln ausgestattet werden, die pro Stück rund 20 MWh speichern können, so die Berechnungen der Forscher.

Entscheidend für die Speicherleistung ist die Meerestiefe, da der Wasserdruck mit wachsender Tiefe steigt; 500 Meter sehen die Forscher als Minimum. Mit heutiger Pumpentechnik sind 700 Meter das Maximum. Für Deutschlands eher flache Küsten ist die Technik also eher uninteressant, geeignet wäre bspw. der Meeresgraben vor der Südwestküste Norwegens, so die Forscher, der rund 700 Meter tief ist. Die Ingenieure von Hochtief und Fraunhofer gehen von einem Wirkungsgrad von um die 85 Prozent aus. Um als effektiver Pufferspeicher eines Offshore-Windparks zu dienen, müssten dann schätzungsweise zwischen 80 und 200 Kugeln installiert werden. na