Pumpspeicher Forscher planen Windkraft-Akkus am Meeresgrund

Wenn es kräftig weht, produzieren Windparks viel Energie - doch die lässt sich bisher nur schwer aufbewahren. Forscher wollen das ändern: Gewaltige Betonkugeln am Meeresgrund sollen den Strom speichern.

Von Ralph Diermann

Hochtief Solutions AG

In der Nacht vom 25. auf den 26. Januar zog ein kräftiger Sturm über die Nordsee. Die 700 Windräder in der Deutschen Bucht liefen auf Hochtouren. Gewaltige Mengen an Strom fluteten in die Leitungen an Land. Bis der Netzbetreiber Tennet um 20.52 Uhr die Notbremse zog: Um einen Blackout zu verhindern, mussten die Mitarbeiter in der Leitstelle mehrere Offshore-Windparks drosseln. Erst um 6.30 Uhr hatte sich die Lage wieder entspannt.

Solche Probleme drohen mit dem weiteren Ausbau der Windenergie häufiger. Die teuren Rotoren laufen mit halber Kraft oder stehen sogar ganz still, weil das Netz die Energie nicht aufnehmen kann. Dieses Problem betrifft nicht nur Deutschland. Auch jenseits der Grenzen wird kräftig in die Windkraft investiert. Etwa in Großbritannien, wo in den kommenden Wochen der Bau des größten Meereswindparks der Welt startet: Rund 120 Kilometer vom Festland entfernt sollen die Anlagen Strom für mehr als eine Million Haushalte liefern.

Wenn immer mehr Strom auf hoher See erzeugt wird - warum die Energie nicht gleich auch vor Ort speichern, um die Netze zu entlasten? Das wollen Matthias Puchta und seine Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) mit einer ungewöhnlichen Lösung möglich machen: Sie wollen Hohlkugeln aus Beton auf dem Meeresgrund versenken. Mithilfe des Wasserdrucks sollen sie Energie speichern. "Wir übertragen das Prinzip der Pumpspeicher-Kraftwerke an Land auf das Meer", erklärt Projektleiter Puchta.

Speicher für vier Stunden

Die Kugeln haben einen Auslass, in den eine Pumpturbine eingebaut ist. Soll Windstrom gespeichert werden, pumpt sie den im Wasser versenkten Betonball leer. Legt sich der Sturm, strömt das Wasser mit großer Kraft zurück in die Kugel. Dabei treibt es die Turbine an, sodass Strom erzeugt wird - und der Kreislauf kann von Neuem beginnen.

Ende dieses Jahres wollen die Fraunhofer-Forscher im Bodensee vor Überlingen einen vierwöchigen Testlauf mit einer Drei-Meter-Kugel starten. Im Meer sollen dann später Betonkugeln mit 30 Metern Durchmesser eingesetzt werden. Nach Berechnungen der Fraunhofer-Forscher sind sie in der Lage, 20 Megawattstunden Strom zu speichern. Damit können sie vier Stunden lang so viel Energie aufnehmen, wie ein Offshore-Windrad bei maximaler Leistung produziert.

"Das ist grundsätzlich ein sinnvoller Ansatz", sagt Horst Schmidt-Böcking. Der emeritierte Physikprofessor der Universität Frankfurt am Main beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Meeresspeichern. "Anders als Pumpspeicher-Kraftwerke greifen die Kugelspeicher nicht in das Landschaftsbild ein", so Schmidt-Böcking. Zudem seien die Kosten niedriger als bei Großspeichern an Land.

Je tiefer, desto besser

Wird also künftig neben jedem Windrad vor der heimischen Küste gleich auch eine Speicherkugel versenkt? Dafür ist die Deutsche Bucht leider viel zu seicht, sagt Puchta. "Weil die speicherbare Energiemenge linear mit der Wassertiefe zunimmt, sollte man so tief wie technisch und wirtschaftlich möglich gehen. Ideal ist eine Tiefe von 600 bis 800 Metern, da man hier noch angepasste konventionelle Pumpturbinen verwenden kann und auch keinen hochfesten Spezialbeton benötigt", erklärt der Fraunhofer-Forscher. Ein attraktiver Standort wäre etwa der Meeresgraben vor der Südwestküste Norwegens, der rund 700 Meter tief ist.

Doch auch flache Gewässer lassen sich als Stromspeicher nutzen, wie ein Pilotprojekt des kanadischen Start-ups Hydrostor zeigt. Das Unternehmen hat am Grund des Ontariosees bei Toronto in 50 Metern Tiefe sechs Ballons aus Nylongewebe verankert, die über eine Druckluftleitung mit dem Festland verbunden sind. Bei einem Überangebot von Strom füllen Kompressoren die zehn Meter hohen Ballons mit Luft. Durch den Wasserdruck lässt sich die Luft stärker komprimieren, als es an Land möglich wäre. Wird Energie benötigt, strömt die Luft wieder heraus und treibt dabei eine Turbine an.

Robuste Technologie

Hydrostor-Gründer Curtis VanWalleghem sieht die Technologie vor allem als Alternative zu Batteriespeichern. "Unsere Lösung kostet nicht einmal halb so viel wie Batterien. Zudem ist ihre Lebensdauer unter normalen Bedingungen drei Mal länger", sagt VanWalleghem. Sie eigne sich nicht nur, um überschüssigen Windstrom zu speichern. Die Ballons könnten auch helfen, die Stromnetze von küstennahen Städten zu stabilisieren oder Inseln energieautark zu machen.

Auf Eis liegt dagegen derzeit das Projekt einer künstlichen Speicherinsel iLand, die vor der Küste Belgiens entstehen soll. Das von DEME - einem im Wasser- und Küstenbau tätigen belgischen Konzern - initiierte Projekt sieht vor, einen hufeisenförmigen Sandwall in der See aufzuhäufen. Wenn Offshore-Windräder mehr Strom als benötigt liefern, wird das Innere leer gepumpt. Bei einer Flaute fließt das Wasser durch Turbinen zurück in den Wall. "Wir warten momentan darauf, dass die belgische Regierung den regulatorischen Rahmen ändert, bevor wir weitere Schritte ergreifen", sagt Frank Verschraegen von DEME Energy Storage.



Forum - Diskussion über diesen Artikel
insgesamt 581 Beiträge
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Marvin II 23.02.2016
1. Die kanadische Firma heißt Hydrostor
Können Sie das bitte korrigieren? Danke
albrecht21 23.02.2016
2. Speicherung - Warum erst jetzt?
Mit der Entwicklung von Speichertechniken hätte man beginnen müssen, als die Entwicklung von Windkraftanlagen anfing. Das Problem war von Anfang an bekannt. Warum geschah (fast) nichts? - Man kann vermuten, dass solche Speicherprojekte politisch nicht ins Auge fallen. Einen Windspargel sieht jeder, eine Speicherkaverne ist nur Eingeweihten bekannt. So kann man bei Umweltbegeisterten wohl keine Wahl gewinnen.
meinerlei 23.02.2016
3. Hydrostor
Soweit man das auf den Photos sehen kann, nennt sich die amerikanische Firma "Hydrostor" und nicht "Hydrostar". Ansonsten: Interessanter Artikel.
Hirnretter2.0 23.02.2016
4. Humbug!
Die Lösung heißt 'Power-to-gas'. Das daraus gewonnene Gas lässt sich in vorhandenen Gas-Kavernen speichern und über die Gaspipelines in D verteilen. Ebenso laufen Kolbenmotoren mittelerweile haltbar und sicher auf Gas - womit man sich den ganzen überteuerten Elektro-Batterie-Kram im Auto sparen kann.
sysop 23.02.2016
5. @Marvin II
Vielen Dank für Ihren Hinweis, wir haben den Fehler korrigiert, die Redaktion.
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