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Veröffentlicht: 01.04.2011, 10:00 Uhr

In der Tiefe der Meere Hohlkugeln speichern überschüssigen Windstrom

Neue Idee für Energiespeicherung: eine Hohlkugel auf dem Meeresboden. Mit den hohen Drücken in der Tiefe sollen Turbinen angetrieben werden. Die Funktion gleicht klassischen Pumpspeicherkraftwerken.

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Ihre Idee soll neugierig machen. Eine fertige Blaupause vorlegen, die alle Details aufzeigt, wie man eine stattliche Hohlkugel baut und auf dem Meeresboden absetzt, das hatten die beiden Physikprofessoren Horst Schmidt-Böcking aus Frankfurt und Gerhard Luther aus Saarbrücken gar nicht vor. Auch haben sie sich (noch) nicht näher mit der Frage beschäftigt, welcher Pumpentyp und welche Art von Turbinen benötigt werden, damit ihr Konzept auch funktioniert: Mit Hilfe einer tief im Meer installierten Hohlkugel soll volatiler Wind- und Sonnenstrom gespeichert werden.

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Ähnlich einem Pumpspeicherkraftwerk, das sich das Gefälle zwischen Unter- und Oberbecken zunutze macht, soll hier der Druckunterschied an der Meeresoberfläche und am Grund des Meeres als eine Art natürliches Gefälle genutzt werden.

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Die beiden Physiker attestieren ihrem Vorschlag gleich mehrere Vorzüge: So müssen zu dem „Energiespeicher“ keine Rohrleitungen gelegt werden. Ein Stromkabel genügt, um von Land aus überschüssigen Windstrom in die Tiefe zu leiten. Mit diesem Strom sollen dann Pumpen angetrieben werden, mit denen die Kugel entleert wird. Über diese zur Kugel geführte „Nabelschnur“ kann aber auch bei Spitzenlastbedarf der tief unten am Meeresboden erzeugte Strom zurück an die Oberfläche transportiert werden. Dazu öffnet man Ventile und lässt das Wasser zurück in die Kugel strömen. Damit ist ein Wechsel zwischen Stromspeichern und Stromerzeugen möglich, ganz wie bei Pumpspeicherkraftwerken, von denen es in Deutschland rund 30 Stück mit einer Leistung von 7000 Megawatt gibt. Sie erreichen einen Wirkungsgrad von rund 80 Prozent, ein Wert, den Schmidt-Böcking und Luther auch ihrer „Betonkugel“ zutrauen.

Vergleichsweise hohes Speichervolumen

Vor allem der in großer Tiefe herrschende hohe Druck ermöglicht ein vergleichsweise hohes Speichervolumen. So haben die beiden Fachleute errechnet, dass sich in einer 28 Meter mächtigen Hohlkugel (mit einem Fassungsvermögen von rund 10 000 Kubikmeter), die auf 2000 Meter Tiefe - und einem hier herrschenden Wasserdruck von 200 bar - abgelegt wird, eine elektrische Energie von etwa 58 Megawattstunden speichern lasse. Damit könnte eine Leistung von rund zehn Megawatt über einen Zeitraum von sechs Stunden abgegeben werden. Doch die beiden Physiker träumen von richtig großen Kugeln, die herzustellen zwar eine technische Herausforderung sei, aber grundsätzlich kein Problem darstellen sollte, kann das „Beton-Ei“ doch auf dem Meer schwimmend gebaut, beliebig ausgesteift und anschließend durch das Einfüllen von Ballastwasser langsam abgesenkt werden. Mit einer derartigen Großkugel (Durchmesser 280 Meter und einem Fassungsvermögen von zehn Millionen Kubikmeter) ließen sich in 2000 Meter tiefem Wasser 58 000 Megawattstunden speichern. Das entspricht einer Strommenge, die fünf 1000-Megawatt-Kraftwerksblöcke (typische AKW-Größe) in zwölf Stunden erzeugen können.

Die von uns mit der Kugel-Speicher-Idee konfrontierten Turbinen- und Pumpenspezialisten halten das Ganze für realisierbar: „Auf den ersten Blick“, sagen sie, „gibt es keine physikalischen Gründe, die gegen die Funktionsweise eines derartigen Konzepts sprechen.“ Nicht einfach zu beherrschen sei das aggressive Salzwasser. Nicht trivial sei auch die „maritime Logistik“, also das Installieren und das Warten der Anlage, so müsste man „Verstopfungen“ an den Ein- und Auslässen zuverlässig verhindern können. Turbinen, die mit den zu erwartenden hohen Drücken fertig werden, seien verfügbar. Dagegen falle das Auswählen geeigneter Pumpen schwerer, müssen sie doch mit dem entstehenden „saugseitigen Unterdruck“ fertig werden.

Gute Chancen bei Druckluft- und Wasserstoffspeichern

Auch an anderen Techniken zum Speichern von überschüssigem Offshore-Strom wird gearbeitet. Gute Chancen sieht man im Bau von Druckluft- und Wasserstoffspeichern. So gehen Überlegungen davon aus, dass bei einem „täglichen Einsatz“ der Weg über das unterirdische Einlagern komprimierter Luft (eine erste Anlage arbeitet seit 1978 im niedersächsischen Huntorf) ähnlich kostengünstig wie das Stromspeichern mit Pumpspeicherkraftwerken sei. Das gelte jedoch nur, wenn die Anlagen adiabatisch arbeiteten, also die beim Komprimieren der Luft entstehende Wärme nicht verloren gehe, sondern für das Entladen des Speichers genutzt wird.

Dagegen sei das Herstellen und Lagern von Wasserstoff deutlich teurer. Doch gebe es hier ein großes Kostensenkungspotential. So rechnet man damit, dass sich bei „Wochenspeichern“ der heutige Preis für das Einlagern einer Kilowattstunde von etwa 24 Cent aufgrund verbesserter Prozesse und größerer Anlagen in zehn Jahren mehr als halbieren lässt. Doch dieser Weg hat nicht nur Freunde. Drei Viertel des Windstroms gehen bei dieser Technik beim Hin- und Herwandeln verloren.

Nicht ganz neu, aber neu in die aktuelle Diskussion sind vor einigen Wochen „Untertage-Kraftwerke“ gekommen. Dahinter verbirgt sich die Idee, das Gefälle der bis zu 1200 Meter tiefen Schächte des Kohlebergbaus zu nutzen. Technisch nicht einfach zu lösen wird dabei die Frage sein, wie man das Speicherwasser tief im Untergrund „einhausen“ will. So überlegt man, die untertage vorhandenen Stollen mit Beton oder Kunststoff auszukleiden. Auch oberirdisch müssten gleich große Becken gebaut werden, in denen das Wasser in „Lauerstellung“ verharrt, um zu Zeiten einer hohen Stromnachfrage in die Tiefe geschickt zu werden.

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