Wind, Wasser… und Betonkugeln?

Forschungsprojekt zur Energiewende

Der Wind auf dem Meer weht kräftig und beständig, was ihn zur idealen Quelle für die Energiegewinnung durch Offshore-Windparks macht. Doch was passiert mit dem Strom, wenn er gerade nicht gebraucht wird? Bisher war das ein großes Problem und immer wieder Anlass für Windenergie-Kritiker, die kostenintensiven Offshore-Parks in Frage zu stellen.

Das von der Bundesregierung geförderte Forschungs- und Entwicklungsprojekt StEnSEA („Stored Energy in the SEA“) des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Zusammenarbeit mit dem Baukonzern Hochtief soll dafür demnächst eine Lösung präsentieren.

Funktionsweise des Tiefseespeichers

Das Prinzip dahinter klingt simpel: Dem Konzept eines Pumpspeicherkraftwerks folgend, nutzt man als oberes Speicherreservoir das Meer selbst. Das untere Speicherbecken wird durch einen Hohlkörper auf dem Meeresgrund gebildet, der im Pumpbetrieb mit Ladestrom leer gepumpt und im Entladebetrieb über eine Turbine zum Generatorantrieb wieder mit Wasser gefüllt wird.

Besteht also Bedarf an elektrischem Strom, fließt das Wasser vom Oberbecken in das Unterbecken und treibt eine Turbine an, die elektrischen Strom erzeugt. Bei einem Überschuss elektrischer Leistung im Stromnetz wird das Wasser mit Hilfe von Pumpen vom Unter- in das Oberbecken gepumpt. Dieses Konzept ermöglicht laut Förderinitiative Energiespeicher die Installation großer Speicherkapazitäten in unmittelbarer Nähe zukünftiger Offshore-Windparks.

Betonkugeln auf dem Meeresgrund

Die Hohlkörper, die dazu auf dem Meeresboden installiert werden, sind große Betonkugeln mit einem Durchmesser von jeweils 30 Metern, in die die Technik zum Pumpen eingebaut ist. Die Wände der Kugeln sind jeweils 3 Meter dick. Platziert werden sie in einer Wassertiefe von 500 bis 700 Metern, was der maximalen Tiefe entspricht, in der mit heutiger Pumpentechnik noch gearbeitet werden kann. Ginge man weiter in die Tiefsee hinab, würde der Druck auf das Material zu groß.

Laut Ingenieur.de soll der Wirkungsgrad einer Kugel bei 80 bis 85 Prozent liegen. Sie soll bis zu 20 Megawattstunden an Strom speichern können, was wiederum bedeutet, dass man pro Offshore-Park zwischen 80 und 200 Kugeln benötigt, um eine Speicherkapazität von 1600 und 4000 Megawattstunden zu erreichen.

Erste Kugel vor Einsatz

Hochtief hat nun einen ersten Hohlkörper gegossen und vor einigen Tagen an das IWES in Bad Hersfeld geliefert, wo die benötigte Technik eingesetzt wird. Im Herbst wird die Kugel im Maßstab von 1:10 in 100 Metern Tiefe bei Überlingen im Bodensee versenkt, um für vier Wochen ihre Funktion zu testen.

Projektleiter Matthias Puchta betonte gegenüber der Hersfelder Zeitung die Bedeutung des Tests: „Das ist schon ein sehr spannendes und innovatives Projekt, mit dem man es nicht alle Tage zu tun hat. Es handelt sich um eine komplett neue Technologie, mit der zunächst grundsätzliche Erfahrungen gesammelt werden müssen.“ Das Projekt, das bereits seit 2013 läuft, geht damit nun in die entscheidende Phase.

Für Deutschland ungeeignet -?-

Sollte sich diese Methode zur Stromspeicherung als praktikabel und wettbewerbsfähig erweisen, wird sie in deutschen Gewässern zumindest in der geplanten Größe trotzdem nicht zum Einsatz kommen. Grund: Nord- und Ostsee sind zu flach für die angepeilte Tiefe von 500 Metern. Die Nordsee ist im Durchschnitt ganze 94 Meter tief. Nur an der Norwegischen Rinne zwischen Norwegen und den Shetland-Inseln kommt sie auf eine Tiefe von 725 Metern. Die Ostsee ist durchschnittlich sogar nur 52 Meter tief, an ihrem tiefsten Punkt 459 Meter. Auch der bisherige Weltmarktführer im Offshore-Windbereich Großbritannien hat kaum geeignete Gewässer für die neue Speichertechnologie.

Entweder muss also an der vorgesehenen Tiefe nachgebessert werden – oder diese Speicher eignen sich ausschließlich für die ebenfalls noch nicht ganz ausgereifte Technik der 'Floating Turbines', die theoretisch auch auf hoher See installiert werden können.