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Stromspeicher

Stromspeicher unter Wasser

Wer auf erneuerbare Energien setzt, der hat mit Tücken zu kämpfen: Für die Energiegewinnung muss der Wind wehen, die Sonne scheinen oder Wasser fließen. Die so erzeugte Energie lässt sich allerdings nur schwer speichern und nicht beliebig hochfahren oder drosseln wie in konventionellen Kraftwerken. Lösungsansätze für dieses Problem gibt es einige. Vor einem Jahr zeigte ein Projekt im Bodensee eine neue Option auf.

Demnach könnten riesige, hohlräumige Betonkugeln des Rätsels Lösung sein. Würde man sie in tiefen Seen oder im Meer versenken, dann könnte der dort vorhandene Wasserdruck sie zu einzelnen kleinen Speicherkraftwerken machen. Das dahinterliegende Prinzip ist von Pumpspeicherkraftwerken an Land bekannt. Bei ihnen wird der Höhenunterschied zwischen zwei Seen oder Becken genutzt, um Energie zu speichern und bei Bedarf zu gewinnen. Ist überschüssiger Strom da, dann wird das Wasser nach oben gepumpt, bei Strombedarf nutzt man das herunterfließende Wasser um Strom zu produzieren.

Testlauf im Bodensee

Da für solche Pumpenspeicherkraftwerke allerdings landschaftliche Voraussetzungen gegeben sein müssen und massive Eingriffe in die Natur vonnöten sind, ist ihre Umsetzung entsprechend schwierig. Forscher der Universitäten Saarbrücken und Frankfurt sowie des Fraunhofer-Instituts verfolgten einen anderen Ansatz und testeten dessen Praxistauglichkeit Ende 2016 im Bodensee. Dafür wurde eine Betonkugel mit drei Metern Durchmesser in 100 Metern Tiefe versenkt. An der Oberseite war eine Pumpturbine angebracht und ein Ventil durch das Wasser einströmen und austreten konnte. Eine Kabelverbindung gewährleistete den Stromtransfer zwischen der Kugel und dem Ufer.

Stromspeicher
Der Prototyp im Bodensee hatte einen Durchmesser von drei Metern. Weitere Praxistests sollen mit zehnmal größeren Kugeln stattfinden.

Betonkugel funktioniert wie ein Speicher

Die Betonkugel fungierte unter Wasser wie eine Speicherbatterie. War sie leer gepumpt, entsprach sie einer vollen Batterieladung. War sie vollständig geflutet, dann war sie gewissermaßen leer. Das Fluten der Betonkugel generierte Energie. Der Test im Bodensee zeigte, dass dieses Prinzip über einen Testzeitraum von vier Wochen reibungslos funktionierte. Die Pumpturbine sowie die verwendete Elektronik und Sensorik arbeiteten zuverlässig. Auch das Be- und Entladen des Stroms verlief stabil. In der Praxis wäre es somit möglich überschüssige Wind- oder Solarenergie dafür zu nutzen, die Betonkugel leer zu pumpen. Würde Strom benötigt werden, weil etwa kein Wind weht oder die Sonne nicht scheint, dann ließe man das Wasser in die Kugel einströmen und könnte auf diese Weise den gespeicherten Strom freisetzen, der über die Kabelverbindung an Land gelangt.

In Kombination mit Offshore-Windanlagen sinnvoll

Der Wirkungsgrad der Methode lässt sich noch steigern, wenn man die Kugel in großer Tiefe versenkt. Nur der dort vorherrschende Wasserdruck gewährleistet einen ausreichend effizienten und wirtschaftlichen Betrieb. Dieser ist in einer Wassertiefe von 600 bis 800 Metern gegeben, wodurch das Küstengewässer der deutschen Nord- und Ostsee ausscheidet. Meeresgebiete vor Norwegen und Spanien kämen hingegen infrage. Für weitere Praxistests sollen zehnmal so große Kugeln wie im Bodensee verwendet werden. Die Kugeln mit einem Durchmesser von 30 Metern können in einer Tiefe von 700 Metern rund 20 Megawattstunden Speicherkapazität aufnehmen. Das entspricht der Energie, die ein Offshore-Windrad bei maximaler Leistung in vier Stunden produziert. Eine Kombination zahlreicher Betonkugeln mit Offshore-Windanlagen erscheint besonders sinnvoll. In der Nähe von Offshore-Windanlagen im Meeresboden platziert, können 200 der gigantischen Kugeln rund 4.000 MWh speichern. Der Wirkungsgrad einer solchen Zwischenspeicherung liegt bei 75 bis 85 Prozent, der Stromtransport erfolgt über die ohnehin schon bestehende Verkabelung des Offshore-Windparks. Die hohlräumigen Betonkugeln wären demzufolge eine Option, besser mit dem schwankenden Stromangebot bei erneuerbaren Energien umzugehen.

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