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Speicher-Versuchsanlage : Forscher geben dem Bodensee die Kugel

Letzte Vorbereitungen an der 3-Meter-Testkugel Bild: Fraunhofer

Zwischenlager im Bodensee: In hundert Meter Tiefe wird die Versuchsanlage eines Speichers für überschüssigen Ökostrom installiert.

          Das klingt attraktiv: Offshore-Windstrom, der gerade keinen Abnehmer findet, gleich dort zwischenzulagern, wo er entsteht. Kein Wunder, dass längst darüber nachgedacht wird, leistungsfähige Batteriepuffer oder etwa Elektrolyseanlagen für die Wasserstoffproduktion in unmittelbarer Nähe zu den Windrädern auf tennisplatzgroßen, auf dem Meeresboden abgestellten Plattformen zu installieren. Oder direkt am Ufer, an den Stellen, an den der Seestrom angelandet wird.

          Georg Küffner

          Redakteur im Ressort „Technik und Motor“.

          Doch es geht auch anders: Und zwar mit auf den Grund der Meere abgesenkten Pumpspeicherkraftwerken, bei denen das Meer selbst als oberes Speicherreservoir dient, während ein abgetauchter Hohlkörper die Rolle des Unterbeckens übernimmt. Soll elektrische Energie eingelagert werden, wird mit Hilfe einer Pumpturbine (sie ähneln prinzipiell den Maschinen, wie sie in Pumpspeicherkraftwerken an Land eingesetzt werden) gegen den Druck der über dem Unterwasserkraftwerk stehenden Wassersäule das Wasser abgepumpt. Öffnet man zu einem späteren Zeitpunkt ein Ventil an der Oberseite des Hohlkörpers, strömt Wasser ein und treibt die Turbine an - Strom wird erzeugt. Je tiefer der Hohlkörper auf dem Meeresboden installiert ist, desto größer ist das Speichervermögen, steigt es doch bei gleichem Volumen linear mit der Wassertiefe an. Es beträgt etwa bei einer Hohlkugel mit einem Innendurchmesser von 30 Metern und einer Wassertiefe von 700 Metern rund 20 Megawattstunden (MWh).

          Bald wird die Betonkugel ... Bilderstrecke

          Ob und wann solch große (Beton-) Kugeln in so großer Wassertiefe installiert werden, ist völlig offen. Doch ein erster Schritt in diese Richtung ist getan: Am vergangenen Mittwoch wurde rund 200 Meter vor dem Ufer von Überlingen eine Drei-Meter-Testkugel (im Maßstab also von eins zu zehn) 100 Meter tief auf den Grund des Bodensees abgelassen. In den kommenden vier Wochen soll nun das Zusammenspiel aller Einbauten ausführlich getestet und die Simulation des Gesamtsystems überprüft werden.

          Doch so ganz ohne Vorgaben wurde dieser Test nicht gestartet. Vielmehr hat man die Machbarkeit dieser von den beiden Physikprofessoren Horst Schmidt-Böcking und Gerhard Luther erdachten und am 1. April 2011 (nicht etwa als Aprilscherz) in dieser Zeitung erstmals publizierten Ökostromspeichertechnik am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel viele Monate geprüft und letztlich positiv bewertet. Gemeinsam mit Betonbaufachleuten der Hochtief AG hat man hier auch die Kugel wegen des idealen Volumen-Oberflächen-Verhältnisses als bestgeeignete Form für den Pufferspeicher gefunden. Auch sind bei einer Kugel die auf die Außenwand wirkenden Kräfte recht gleichmäßig verteilt.

          Gesamtspeicherkapazitätspotential von rund 900 000 MWh

          Sollte der Bodenseeversuch erfolgreich verlaufen, will man im nächsten Schritt nach geeigneten Standorten für ein Demonstrationsprojekt suchen. Ziel ist, eine 30-Meter-Speicherkugel, diese Größe sei mit verfügbarer Technik mit überschaubarem Aufwand zu produzieren, in 600 bis 800 Meter Tiefe zu installieren. Unter diesen Randbedingungen, meint Jochen Bard vom IWES, sei das Konzept wirtschaftlich anwendbar.

          Mögliche Standorte für einen aus mehreren Betonkörpern zusammengesetzten Kugelspeicher gäbe es - auch küstennah - reichlich. Etwa vor Norwegen (Norwegische Rinne), in Spanien, Japan und Nordamerika. Hochgerechnet über alle möglichen Standorte und bei Kugeln mit einer Speicherkapazität von jeweils 20 MWh kommen die Kassler Ingenieure auf ein Gesamtspeicherkapazitätspotential von rund 900 000 MWh.

          Während man beim IWES-Konzept auf starre Betonkörper setzt, arbeitet das kanadische Unternehmen Hydrostor mit Ballons aus einem stabilen Nylongewebe, wie es etwa auch zum Heben schwerer Lasten eingesetzt wird. Sechs solcher Unterwasserballons hat Hydrostor im Rahmen eines Pilotversuchs am Grund des Lake Ontario in der Nähe von Toronto in rund 55 Meter Tiefe installiert. Sie sind über eine 2,5 Kilometer lange Druckleitung mit einer an Land stehenden Kompressorstation verbunden. Immer dann, wenn Überschussstrom zur Verfügung steht, werden die Luftverdichter angeworfen.

          Dabei entsteht Wärme. Bis zu 650 Grad kann die Kompressorluft warm werden, was Verluste bedeutet, wenn man diese Energie nicht nutzt. Mit speziellen Wärmetauschern versucht Hydrostor diese zu minimieren: Als Puffer dient ein Wasserreservoir, das auch als Schwimmbecken genutzt werden kann. Doch immer dann, wenn die Druckluftballons entladen werden und die verdichtete Luft zurück zur Turbine (Expander) strömt, sinkt die Wassertemperatur im Becken. Die beim Entspannen der Luft entstehende Kälte gilt es auszugleichen.

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