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Kommt eine neue Generation von Pumpspeicherkraftwerken ohne Gefälle aus?

Die Überlegungen, wie sich große Strommengen speichern und bei Bedarf aktivieren lassen, drehen sich seit Jahren um Modifizierungen des bekannten Prinzips von Pumpspeicherwerken: Wasser in einem niedrig gelegenen Speicherbecken wird mittels einer elektrisch betriebenen Pumpe in ein höher gelegenes Reservoir transportiert. Bei Strombedarf fließt das Wasser wieder nach unten und treibt mit seiner Strömungskraft eine Turbine an, die dann mithilfe eines Generators Strom produziert. Weil für solche Anlagen nicht nur sehr große Wassermengen, sondern auch ein ausreichendes Gefälle nötig sind, trifft man sie insbesondere in gebirgigen Gegenden an. Österreich und die Schweiz bieten sehr gute Voraussetzungen, Norwegen ist wegen seiner zahlreichen Fjordhänge und Seen prädestiniert für diese Art der Stromspeicherung. Pumpspeicherkraftwerke überzeugen mit einem Wirkungsgrad von 75 bis 80 %. Um sich diese bislang effektivste Speicherungstechnologie auch dort zunutze zu machen, wo es keine derart günstigen topographischen Voraussetzungen gibt, hat ein Stuttgarter Unternehmen ein Pumpspeicherkraftwerk  konstruiert, das ohne ein Gefälle funktioniert.

Pumpspeicherkraftwerke künftig auch in flachen Gegenden möglich?

Schon seit Jahren haben sich Ingenieure Gedanken darüber gemacht, wie man Pumpspeicherkraftwerke konstruieren müsste, um sie sinnvoll auch im Flachland zu nutzen. Das wurde und wird für stillgelegte Bergwerke im Ruhrgebiet ebenso überlegt wie für Staubauwerke wie z. B. das Schiffshebewerk Scharnebeck im Elbe-Seitenkanal. Doch derzeit gilt noch, dass alle diese Varianten den Schönheitsfehler haben, dass sie bei Weitem nicht genug Speicherkapazitäten bereitstellen können und/oder der bauliche Aufwand und die damit verbundenen Kosten keinen wirtschaftlichen Betrieb ermöglichen.

Das Stuttgarter Technologie-Unternehmen Heindl Energy wurde von seinem Namensgeber Prof. Eduard Heindl 2013 gegründet, um eine Idee des Forschers voranzutreiben: den sog. Lageenergiespeicher, der auf einem auf- und absenkbaren riesigen Felsblock beruht. Klingt utopisch? Der umtriebige Forscher Heindl ist in der Szene bereits bekannt: Er ist der Initiator des Solarenergieportals www.solarserver.de, das sich zur meistgenutzten Website in diesem Segment entwickelt hat und hat u. a. ein Tsunami-Warnsystem erfolgreich entwickelt und umgesetzt. Doch das aktuelle Heindl-Projekt heißt Gravitiy Storage. Es ist vor dem Hintergrund des international stark steigenden Zubaus von erneuerbaren Energien entstanden, wobei der Schwerpunkt auf der Solar- und der Windenergie liegt. In vielen Ländern, die wegen der großen Zahl der Sonnenstunden sehr von der Photovoltaik profitieren, stellt sich aber noch drängender als in Europa das Problem der Stromspeicherung: Große Pumpspeicherkraftwerke mit ihren ausgedehnten offenen Wasserspiegeln können nicht in trockenen Regionen errichtet werden, es fehlt dort oft auch an ausreichenden Höhenunterschieden. In heißen Ländern lassen sich außerdem Batterien nicht wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll betreiben, weil für ihre Kühlung hohe Energiemengen aufgebracht werden müssten. Prof. Heindl hat seine ursprüngliche Vorstellung, einen massiven Felsblock mit einem Durchmesser von mehreren hundert Metern über einem unterirdischen Wasserreservoire herauf- und herunterfahren zu lassen, etwas verkleinert.

Das Prinzip des neuartigen Großspeichers

Für Prof. Heindls Anlage wird aus Felsgestein ein Kolben herausgeschnitten, der in einem Zylinder ruht. Der Boden des Zylinders wird mittels einer Rohrleitung mit einem Wasserbecken verbunden, das sich an der Oberfläche befindet. Wenn Energie gespeichert werden soll, muss das Wasser aus dem Becken unter den Zylinder gepumpt werden, sodass sich der Kolben anhebt. Mithilfe einer Ringdichtung wird verhindert, dass das unter großem Druck in den Zylinder gepresste Wasser aus dem Übergang zwischen Wand und Kolben aufwärts schießt. Soll der Speicher entladen werden, wird der Kolben abgesenkt: Das Wasser unter ihm wird dann in das Speicherbecken gedrückt und treibt durch diese Aufwärtsbewegung Turbinen an.

Heindl hat als Vergleichsbauwerk das größte Pumpspeicherkraftwerk in Deutschland vor Augen: Es befindet sich im thüringischen Goldisthal und ist durch sein Speichervermögen in der Lage, 5.000 Menschen mit einem durchschnittlichen Energieverbrauch ein Jahr lang mit Strom zu versorgen. Um diese Größenordnung zu erreichen, müsste der Kolben von Heindls Lageenergiespeicher einen Durchmesser von 250 Metern und eine Höhe von 340 Metern haben. Der forschende Unternehmer plant nun eine Pilotanlage in Saudi-Arabien, die zwar nur eine Höhe von 30 Metern und einen Durchmesser von 20 Metern haben wird, dort aber ihre Praxistauglichkeit unter Beweis stellen soll. Nach Heindls Recherchen ist es weltweit auf 40 % der Landmassen möglich, eine solche Speicheranlage zu bauen. In Deutschland ist dieses Prinzip noch nicht wirtschaftlich zu betreiben, außerdem wäre der Protest der Bürger sicher, wenn sich in ihrer Nachbarschaft ein riesiger Felskolben auf und ab bewegen würde. Die Fachwelt beobachtet jedoch interessiert die weitere Entwicklung des Lageenergiespeichers und bescheinigt diesem Prinzip grundsätzlich gute Erfolgsaussichten.

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