Neues Verfahren zur Speicherung von Offshore-Strom?

Die Speicherung von überschüssigem Strom aus regenerativen Energiequellen beschäftigt Forscher auf der ganzen Welt. Sie gilt als der Schlüssel zum Erfolg der erneuerbaren Energien und des Abbremsens des Klimawandels. Jetzt haben Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel sowie die Firma Hochtief eine Möglichkeit zur Speicherung des von Offshore-Windparks erzeugten Stroms gefunden, die in der ersten Testphase vielversprechende Ergebnisse geliefert hat. Das Projekt mit dem Namen Stensea (Stored Energy in the Sea) wird vom Bundesforschungs- und Bundeswirtschaftsministerium gefördert.

Je tiefer, desto besser

Auf den ersten Blick macht die Anlage nicht viel her. Vier Wochen befand sich die von außen unscheinbare Betonkugel mit einem Gewicht von 20 Tonnen, einem Durchmesser von drei Metern und einer Wandstärke von 30 Zentimetern in 100 Metern Tiefe im Bodensee, dann ließen sich bereits erste Aussagen über ihre Effektivität machen.

Bei der Anlage handelt es sich um einen Tiefsee-Hohlkugelspeicher, der grundsätzlich einem typischen Pumpspeicherkraftwerk ähnelt. Die Turbine wird vom oberen in das untere Becken der Kugel einströmenden Meerwasser angetrieben, wodurch Strom erzeugt wird. Wenn zu viel überschüssiger Strom vorhanden ist, wird das Wasser vollständig oder teilweise in die umgekehrte Richtung gepumpt. Das für diese Wasserbewegungen nötige Energiepotenzial wird durch den Hohlraum der Kugel geschaffen. Dabei ist das Meer das obere und die Speicherkugel das untere Speicherreservoir. Mit dieser Methode kann in der Nähe von Offshore-Windparks Energie gewissermaßen zwischengelagert werden.

Einsatz der Speicher nicht überall sinnvoll

Die Tests werden noch weiter fortgesetzt, ehe die Speicherkugeln in einigen Jahren Marktreife erlangen werden. Der nächste Schritt ist ein Modellversuch mit Speicherkugeln, die einen Durchmesser von 30 Metern, Wände mit einer Dicke von drei Metern haben und beachtliche 10.000 Tonnen wiegen. In dieser Größenordnung können Anlagen dieses Typs jedoch erst in einer Wassertiefe von 600 bis 800 Metern wirtschaftlich betrieben werden. Derzeit können leistungsfähige Pumpturbinen in einer Tiefe von höchstens 700 Metern verwendet werden; wenn hier Fortschritte gemacht und die Betonkugeln in noch größeren Meerestiefen betrieben werden können, würde das die Wirtschaftlichkeit der neuartigen Anlagen weiter verbessern.

Weil für den sinnvollen Betrieb der Speicherkugeln eine Meerestiefe von etlichen hundert Metern nötig ist, scheiden die Nord- und Ostsee mit ihren maximalen Tiefen von 700 bzw. 460 Metern als Standorte allerdings aus. Die Forscher halten hingegen den Meeresgraben an der südwestlichen Küste Norwegens sowie die Meeresgebiete vor Spanien, Japan oder den USA für sehr gut geeignet.

In der kommerziellen Ausbaustufe sollen nach derzeitigen Berechnungen mit jeder Kugel etwa 20 Megawattstunden Strom produziert werden können. Für die Dauer von vier Stunden könnte eine einzelne Anlage diejenige Energiemenge aufnehmen, die von einer Offshore-Windanlage bei maximaler Leistung erzeugt wird. Die Entladezeit soll bei vier bis acht Stunden liegen.

Wer profitiert von den Speicherkugeln?

Wegen der zu geringen Meerestiefe vor Deutschlands Küsten könnten die Kugeln hier nicht eingesetzt werden und somit nicht das hiesige Stromnetz entlasten. Die Bundesregierung fördert hier also eine technische Innovation, die zumindest in Deutschland nichts zur Energiewende beiträgt.

Aber das Projekt birgt einen wirtschaftlichen Aspekt:

Würde man überschlägig errechnen wollen, wie viele Speicherkugeln nötig wären, um die US-amerikanischen Offshore-Windparks mit ihnen auszustatten, müsste man folgende Rechnung aufmachen:
Am Beispiel der Block Island Wind Farm vor Long Island lässt sich etwa abschätzen, welcher Aufwand betrieben werden müsste, um die überschüssige Windmenge dort mithilfe der Betonkugeln zu speichern. Der Windpark besteht aus fünf Turbinen mit einer Gesamtkapazität von 30 Megawatt. (Quelle: www.4coffshore.com) Bei einem Speichervolumen von 20 Megawattstunden pro Kugel wären für zwei Stunden Speicherung drei Kugeln nötig, für eine 24-Stunden-Speicherung 36. Dafür würden 36.000 Tonnen Beton benötigt werden. Sollte es bei den 2014 gefassten Plänen bleiben, das Offshore-Windkraft-Potenzial von mehr als 4.000 Gigawatt vor den US-Küsten zu nutzen, bildet sich hier ein Marktsegment heraus, das Ähnlichkeit hat mit einer Lizenz zum Gelddrucken hat.

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