Stromerzeugung aus Wind und Sonne hat einen Haken: Die Energiemenge schwankt stark und Überschüsse können bisher kaum gespeichert und abgepuffert werden. Das belastet die Stromnetze und macht die Einspeisung in größerem Maße schwierig. Forscher arbeiten deshalb daran, neue Speichertechnologien zu schaffen. Eine vielversprechende Lösung – vor allem für Offshore-Windanlagen – wären Unterwasser-Pumpspeicher.
Hohlkugeln am Meeresgrund
Bei solchen Meeres-Pumpspeichern liegen 30 Meter große Hohlkugeln aus Beton am Meeresgrund. Herrscht Stromüberschuss, wird dieser genutzt, um mit Elektropumpen die Hohlkugeln leerzupumpen. Wird Strom gebraucht, lässt man das Wasser wieder einströmen. Der hohe Wasserdruck in 600 bis 800 Metern Tiefe treibt dabei Turbinen an und erzeugt Strom.
Der beim Leerpumpen verwendete Windstrom wird so quasi mit Verzögerung wiedergewonnen. Immer, wenn an Land erhöhter Strombedarf herrscht, könnte das Pumpspeicher-System aktiviert werden und zusätzlichen Windstrom ins Netz einleiten. “Es gibt ein großes Potenzial für die Anwendung von Meeres-Pumpspeicher-Systemen in küstennahen Standorten, beispielsweise vor Norwegen”, erklärt Jochen Bard vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES).
Modell-Test im Bodensee
Ein erster Test dieses Pumpspeicher-Systems hat nun im Bodensee begonnen – mit einem Modell im Maßstab 1:10. Dafür haben Forscher des Fraunhofer IWES drei Meter große Beton-Hohlkugeln vor dem Ufer von Überlingen in 100 Meter Tiefe abgelassen. Dort soll das Prinzip des Wasser Auspumpens und Wiedereinströmens nun vier Wochen lang getestet werden.
“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”, erklärt Matthias Puchta vom Fraunhofer IWES.
20 Megawattstunden pro Kugel
Die Ergebnisse des Modellversuches sollen unter anderem zeigen, in welchen Wassertiefen und an welchen Standorten der europäischen Küsten ein Pilotprojekt am besten funktionieren würde. “Sicher ist, dass das Konzept erst ab Wassertiefen von rund 600 bis 800 Metern im Meer wirtschaftlich anwendbar sein wird”, sagt Bard.
Nach Schätzungen der Forscher könnte eine Hohlkugel in 700 Metern Tiefe rund 20 Megawattstunden Strom speichern. “Mit heutiger standardisierter und verfügbarer Technik sehen wir bei der Speicherkapazität von 20 MWh pro Kugel eine weltweite elektrische Gesamtspeicherkapazität von 893.000 MWh”, sagt Bard. ” Damit ließen sich kostengünstig wichtige Ausgleichsbeiträge für die schwankende Erzeugung aus Wind und Sonne leisten.”
