Windenergie ist zusammen mit der Solarenergie am boomen. Forscher und Wissenschaftler arbeiten jedoch mit Hochtouren daran, die erneuerbaren Energien auch effektiv nutzen zu können. Speziell bei der Windkraft ist nach wie vor das Problem, wohin mit dem Strom, der an besonders windigen Tagen gewonnen wird? Eine besondere Herausforderung stellen Offshore-Windparks dar. Moderne Ausgleichskraftwerke sollen in Zukunft bei einem Sturm beispielsweise überschüssigen Strom zwischenspeichern und das Netz entlasten. Es existieren bereits verschiedene Ansätze, wie derartige Ausgleichskraftwerke bei den Windrädern auf hoher See aussehen und funktionieren könnten.


Windenergie Windräder
Foto: Wind power, Håkan Dahlström, Flickr, CC BY-SA 2.0

Pumpspeicherkraftwerke als Energiespeicher der Zukunft

Wissenschaftler planen neue Speichermöglichkeiten für überschüssige Windenergie und orientieren sich dabei am Vorbild, der bereits seit 100 Jahren existierenden Pumpspeicherwerke. Bei derartigen Ausgleichspeicher fungiert Wasser als Energiespeicher. Zunächst kamen Pumpspeicherwerke vor allem in Gebirgen zum Einsatz. So wird bei einem Stromüberschuss mit dem Mehr an Energie Wasser aus einem Fluss in einen höher gelegenen Stausee gepumpt. Kommt es einmal zu einem Stromengpass, wird das angestaute Wasser abgelassen und treibt dabei Turbinen an. Diese wiederum produzieren Strom. Pumpspeicher sind bisher die einzigen effektiven Lösungen um derartige Energie-Massen wirtschaftlich zwischenspeichern zu können. Die Deutsche Energieagentur (dena) sieht die alte Technik nach wie vor auch als immanent wichtigen Baustein für die Zukunft der Energieversorgung. „Sie machen es möglich, die erneuerbaren Energien mit ihrer stark schwankenden Erzeugung in das Stromsystem zu integrieren.“, so Stephan Kohler der Vorsitzende im Fachbeirat des Energiedienstleisters Getec gegenüber der Berliner Zeitung.


Deutsche planen eine Anlage mit bis zu 200 Hohlkugeln

Die Prognosen stehen also gut. Nun stehen die Experten jedoch vor der Aufgabe das gut funktionierende Pumpspeichersystem auf dem offenen Meer einzusetzen. Einen Lösungsansatz liefern die Belgier mit dem geplanten iLand-Kraftwerk. Allerdings arbeiten auch Ingenieure aus Deutschland an einer ziemlich passablen Lösung. Das Bauunternehmen Hochtief arbeitet dabei zusammen mit Fraunhofer-Forschern an einem Projekt namens „Stensea“ (Stored Energy in the Sea). Hierbei handelt es sich ebenfalls um einen riesigen Pumpspeicher, der mitten im Meer eingesetzt werden kann. Das Ausgleichskraftwerk besteht im Kern aus 200 Hohlkugeln, die aus Beton bestehen und fest auf dem Meeresboden in der Nähe der Offshore-Windkraftanlage verankert werden. Von einem ganzen Parkt derartiges Hohlkugeln ist die Rede. Produziert die Windkraftanlage zu wenig Strom, werden die gigantischen Speicherkugeln mit einem Durchmesser von 30 Meter geflutet. Das bedeutet den Wissenschaftlern zufolge dann eine Stromausbeute von 20 Megawatt. Um die von Experten geforderte Mindestreserve auf nationaler Ebene zur Sicherung der Stromversorgung in Höhe von vier Gigawatt kurzfristig bereitstellen zu können, würden bis zu 200 Kugeln benötigt werden.

Die Forscher sind bereits dabei, die neue Anlage im Kleinformat zu testen. Aktuellen Prognosen zufolge könnte ein derartig gigantisches modernes Pumpspeicherkraftwerk für Offshore-Windkraftanlagen in fünf bis zehn Jahren errichtet werden.

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8 Kommentare

  1. David Kummer

    5. September 2015 at 13:12

    Alle Speichertechnologien scheitern bisher an der Wirtschafftlichkeit, genauso wie die gesamte Energiewende.
    Laut meinen Berechnungen, brauchen wir für Deutschland rund 1,7 Bilionen(nach Aktuellen Kosten) € für Wind und Solaranlagen um, Strom, Wärme und Verkehr auf Erneuerbar(Wind und Sonne) umzustellen. Darin fehlen die Umwandlungseffekte der Speichermedien und die Speichermedien an sich.

  2. Jeffrey Michel

    6. September 2015 at 10:38

    Dieses Konzept wurde vor einigen Jahren am MIT von Prof. Alexander Slocum entwickelt (http://pergatory.mit.edu/ores/). Der erzielte Wirkungsgrad hängt von der Wassertiefe ab, so dass eine Nutzung in unmittelbarer Nähe eines küstennahen Windparks in Europa oder im Osten der USA meistens ausscheiden würde. Während die ersten Versuche in Wassertiefen von bis zu 100 Metern geplant waren, sollen 750 Meter erstrebenswert sein (http://cleantechnica.com/2013/04/30/mits-innovative-floating-wind-energy-storage-technology/). Nach Erkenntnis der MIT-Forschergruppe stellen jedoch 1.500 Meter die kostenoptimierte Tiefe dar (http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=6471167). Diese Technologie eignet sich somit am besten zur Nutzung mit schwimmenden Windturbinen im Hochseebereich.

  3. Thomas

    6. September 2015 at 11:17

    Laut meinen Berechnungen scheitert alles Wirtschaftliche daran, dass es unseren Planeten zerstört.

    Mal im Ernst: Wir leben seit ca. 250 Jahren in einem wirtschaftlichen Zeitalter, das auf der Verfügbarkeit billigster Energie fossilen Ursprungs fußt. Natürlich lässt diese billig zu erzeugende Energie Alternativen teuer erscheinen, aber fossile Energie ist eben nur in der Erzeugung billig (mal abgesehen von Ölkatastrophen und dem Flächenverlust durch Tagebau), danach wird es richtig teuer (v.a. Klimawandel und Atemwegserkrankungen).

    Vor der Entdeckung der fossilen Energieträger wäre man unglaublich dankbar gewesen für unsere heutigen Technologien der erneuerbaren Energieerzeugung!

    1,7 Billionen ist gar nicht so viel. Pro Kopf wären das 20.700€. Die Kosten der jährlichen Energieimporte (also Öl, Gas, Uran, Kohle) betrugen aber im Jahr 2012 schon 1165€ (im Jahr 2002 404€)
    Quelle: http://www.baerbel-hoehn.de/fileadmin/media/MdB/baerbelhoehn_de/www_baerbelhoehn_de/bukold-fossile-importkosten-endfassung.pdf

    Aktuell ist der Ölpreis zwar sehr niedrig und damit vermutlich auch die Energieimporte. Für eine Überschlagsrechnung reicht es aber: In ca. 20 Jahren wären Ihre 1,7 Billionen Euro schon wieder reingewirtschaftet. Weitere positive Effekte wie lokale Arbeitsplätze, geringere Umweltfolgekosten, etc. wären aber noch gar nicht eingerechnet.

  4. David Kummer

    6. September 2015 at 21:54

    Hallo Thomas,
    Die tazächlichen Kosten, sollten höher sein, jedenfalls wenn wir kein Wunder, im Energie(Wärme und Verkehr vor allem) sparen bewirken können.
    Ich finde die Kosten aber auch Relativ. Meines erachtens, wäre es das sinnvollste alles über Staatlich finanzierte Kredite zu machen und dann über den stinknormalen Verbrauch wieder rein zu hohlen. ->Wird aber NIE passieren. Das wäre viel zu nah am sozialistichen System. Und das können wir ja unter GAR KEINEN umständen zulassen. =D

  5. Stephan

    26. April 2016 at 11:29

    Woher kommt die Luft?
    Das Wasser soll abgepumpt werden, aber eigentlich wird ja Luft in die Kugel reingepumpt, mit dem „Nebeneffekt“, dass das Wasser rausgedrängt wid.
    Jetzt wärs aber interessant, woher die reingepumpte Luft stammt! Die wird dann ja vermutlich aus der Erdoberfläche mittels seehr langem Schlauch/Rohr hinuntergepumpt!?
    Viel Skepsis….

  6. Alexander Trisko

    26. April 2016 at 19:09

    Hallo Stephan.

    Da hast du was missverstanden. Die Kugel wird nicht mit Luft gefüllt, es wird lediglich das Wasser hinausgepumpt. In der Kugel entsteht dabei ein nahezu vollständiges Vakuum, es verbleibt etwas Wasser in dem Hohlraum.

    VG, Alex aus der TDZ-Redaktion.

  7. Stephan

    26. April 2016 at 19:42

    Hallo Alex
    Danke für deine Antwort!
    Interessant! Du sagst es wird ein Vakuum „produziert“.
    Wenn das geht würds vermutlich auch an der Erdoberfläche funktionieren! Oder bringt der Druck unter Wasser einen Vorteil?
    Lg Stephan

  8. Alexander Trisko

    26. April 2016 at 20:29

    Nun…ich bin kein Physiker, aber ich denke, aufgrund der Dichte sind wassergetriebene Turbinen effizienter als luftgetriebene. Davon abgesehen ist natürlich der Druckgradient wesentlich größer.

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