Windenergie
09.11.2016

Neuer Unterwasser-Speicher: Windstrom trotz Flaute

Foto: Fraunhofer IWES (2)
Der Energiespeicher wird in diesen Tagen erstmals im Bodensee getestet.

Versenkte hohle Betonkugeln sollen Windstrom speicherbar machen. Am Bodensee gehen erste Tests jetzt in die spannende Phase.

 

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Als am 1. April 2011 erstmals in der FAZ ein Artikel über die den Stromspeicher unter Wasser erschien, hielten viele Leser die Idee wohl für einen Aprilscherz. Doch die Physikprofessoren Horst Schmidt-Böcking von der Frankfurter Goethe Universität und Gerhard Luther von der Universität Saarbrücken meinten es ernst.
Nur fünf Jahre später ist der erste Betonkugel als Speicher für Ökostrom einsatzbereit. In diesen Tagen wird er für einen Test im Bodensee versenkt.

Rund 200 Meter von der baden-württembergischen Stadt Überlingen entfernt wird die graue Kugel am Mittwoch in 100 Meter Tiefe herabgelassen und dort verankert. Dabei handelt es sich lediglich um eine Mini-Version des eigentlichen Speichers. Doch mit einem Durchmesser von drei Metern und einem Gewicht von 20 Tonnen hat auch diese Testversion bereits beeindruckende Ausmaße. Vier Wochen lang soll die Kugel demonstrieren, wie Windstrom auch in Zeiten von Flauten zum Einsatz kommen kann. Damit könnte sie das Hauptproblem der Erneuerbaren-Anlagen lösen – und Produktion und Verbrauch von Ökostrom von einander entkoppeln.

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Bestandsprobe im Bodensee

Die Forscher hoffen, dass der Speicher sich innerhalb der Testphase wie in den zuvor am PC simulierten Probedurchläufen verhält – und danach dann endlich in großem Stil zum Einsatz kommen kann. „Wir werden verschiedene Tests fahren, um Detailfragestellungen zur Konstruktion, der Installation, der Auslegung des Triebstrangs und des elektrischen Systems, der Betriebsführung und Regelung, der Zustandsüberwachung und der dynamischen Modellierung und Simulation des Gesamtsystems zu überprüfen“, erläutert Projektleiter Matthias Puchta vom Fraunhofer IWES. Das auf Energiesystemtechnik spezialisierte Fraunhofer-Institut in Kassel hat die Anlage gemeinsam mit Partnern entwickelt.  

 

Nach dem Prinzip des Pumpspeichers

Das Prinzip ist simpel: Die hohle Kugel verfügt über ein Ventil, über das Wasser ein- und abfließen kann. Produzieren die Windräder mehr Ökostrom als benötigt, wird damit eine Elektropumpe angetrieben, die das Wasser aus dem Hohlraum der Betonkugel fließen lässt. Dadurch entsteht im inneren der Kugel ein Vakuum. Wird Strom gebraucht, strömt das Wasser wieder ein, das Vakuum wird aufgelöst. Der dabei entstehende Wasserdruck treibt Turbinen an, die Strom produzieren.

Auch bei Flauten steht damit Windstrom zur Verfügung. Weht wieder genügend Wind für die Stromproduktion, beginnt der Kreislauf erneut.
Die Betonkugeln funktionieren damit wie ein klassischer Pumpspeicher. Dieser macht sich den Wasserdruck durch den Höhenunterschied zwischen dem oberen Speicherbecken und dem unterem Tiefbecken zu Nutze.

 

Auf die Wassertiefe kommt es an

Die Vorteile liegen laut den Wissenschaftlern auf der Hand: Windstrom kann direkt vor Ort zwischengespeichert werden und muss nicht erst über lange Strecken abtransportiert werden.  

Allerdings soll jetzt nicht in jedem See eine Handvoll Betonkugeln versenkt werden, um Ökostrom zu speichern. Auch der Bodensee ist mit seiner mittleren Wassertiefe von 90 Metern eigentlich zu flach. Denn wirklich sinnvoll ist der Einsatz nur für in der Nähe von Offshore-Windanlagen in tieferen Gewässern, wo ein höherer Wasserdruck aufgebaut werden kann.

„Sicher ist, dass das Konzept erst ab Wassertiefen von zirka 600 bis 800 Metern im Meer wirtschaftlich anwendbar sein wird“, sagt IWES-Bereichsleiter Jochen Bard. Er forscht seit vielen Jahren deutschlandweit und international auf dem Gebiet der Meeresenergie.
 Für eine Kugel mit 30 Metern Durchmessern betrage die Speicherkapazität in 700 Metern etwa 20 Megawattstunden, ergänzt Bard.
Weltweit könnten laut einer Fraunhofer-Studie auf diese Art 893.000 MWh Windstrom gespeichert werden. Vor allem vor den Küsten Norwegens, Japans Spaniens und den USA sehen die Forscher ein großes Potenzial für ihre Technik. Davor muss sie sich allerdingt im kommenden Monat erst einmal bewähren.

 

 

Jana Kugoth
Keywords:
Windstrom | Speicher | Betonkugel | Fraunhofer IWES | Bodensee
Ressorts:
Technology

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