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Pumpspeicher auf dem Meeresgrund als Energie-Reservoir

Pumpen könnten so zum Gelingen der Energiewende beitragen

Test von Pumpspeichern am Meeresgrund

Speicherung elektrischer Energie am Meeresboden: Pumpspeicher unter Wasser könnten zur Energiewende beitragen.
Quelle: Fraunhofer IEE

 

Geht es um die Energiewende, ist fast immer zuerst von Windrädern und Solarzellen die Rede. Aus gutem Grund: Um die anfallende Grundlast mit regenerativen Energiequellen zu decken, sind Wind und Sonne gut geeignet. Doch längst ist offensichtlich, dass Bedarfsspitzen einerseits und Schwankungen in der Verfügbarkeit andererseits künftig Probleme bereiten werden: Anders als Kohle-, Gas- oder Atomkraftwerke können „grüne“ Energiequellen nicht beliebig an den Bedarf angepasst werden.

Die Lösung sind Speicherkraftwerke: Übermäßig erzeugte Energie wird gespeichert, bis sie benötigt wird, bei Dunkelheit und Windstille oder wenn der Bedarf steigt. Welche Speichertechnologie geeignet ist, um die enormen Mengen elektrischer Energie zu puffern, die im Rahmen einer umfassenden Energiewende nötig ist, ist jedoch noch offen. Power-to-Gas ist ein vielversprechender Kandidat, doch die bislang entwickelten Technologien sind noch relativ unausgereift.

 

Pumpspeicher bieten hohe Wirkungsgrade

Pumpspeicherkraftwerke hingegen sind bereits etablierte Energiespeicher. Sie sind in der Lage, große Mengen elektrischer Energie umzuwandeln und zu speichern, um sie bei Bedarf kurzfristig freizugeben. Pumpen stellen dabei das Herzstück dar: Die elektrische Energie wird in Form von Lageenergie in einem Stausee gespeichert. Steigt der Energiebedarf, wird das Wasser zum Antrieb von Turbinen genutzt, die wiederum Strom erzeugen.

Der Wirkungsgrad von bereits existierenden Pumpspeicherwerken liegt bei etwa 70 Prozent; in Deutschland ist eine Pumpspeicherleistung von mehreren Gigawatt installiert. Der Ausbau ist jedoch nicht trivial – denn für die Kraftwerke müssen einige bauliche Gegebenheiten vorliegen, wenn keine erheblichen Eingriffe in die Natur in Kauf genommen werden sollen.

 

Wasserdruck am Meeresgrund verspricht Potenzial

Eine vielversprechende Alternative stellen Kugelpumpspeicher dar. Die Idee basiert auf Hohlkugelspeichern aus Beton, die unter Wasser installiert werden. Dabei wird also nicht der Höhenunterschied zweier Speicher genutzt, sondern der Unterschied zwischen dem Wasserdruck außerhalb des Kugelspeichers und dem leeren Kugelinneren. Einströmendes Wasser treibt eine Turbine zur Stromerzeugung an, bei einem Überschuss wird das Wasser aus der Kugel zurück ins Meer gepumpt.

Theoretisch sind solche Speicher in bis zu 700 Meter Tiefe und mit etwa 30 Meter Durchmesser möglich. Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der möglichen Nähe zu Offshore-Windparks: Die elektrische Energie, die von Windrädern generiert wird, könnte so gespeichert und passend zum jeweiligen Bedarf abgerufen werden.

 

Erster Test im Bodensee verläuft erfolgreich

Wissenschaftliche Untersuchungen gehen dabei von Wirkungsgraden von bis zu 80 Prozent aus. 2017 wurden bereits Tests im Bodensee durchgeführt, bei denen eine Hohlkugel in 100 Meter Tiefe versenkt wurde – mit Erfolg laut dem Fraunhofer IEE.

Die Projektbeteiligten sehen in der Technologie erhebliches Potenzial, besonders in küstennahen Regionen mit hoher Bevölkerungsdichte. Wenn die kugelrunden Windkraft-Akkus Realität werden, könnten Pumpen also zum Schlüssel der Energiewende werden – und für langfristig stabil verfügbare elektrische Energie sorgen.

 

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