Neue Speichertechnologie für Offshore-Windkraft Bodensee: Test mit Meeres-Pumpspeicherkraftwerk geglückt

Beton-Kugel Meeres-Pumpspeicher Bodensee © Fraunhofer IWES Bild vergrößern
Am 3. März wurde der Kugelspeicher des Unterwasserpumpspeicherkraftwerks wieder aus dem Bodensee geholt.
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Die Tests am neuartigen Meeres-Pumpspeicherkraftwerk im Bodensee sind geglückt. Am Freitag konnte der Kugelspeicher aus Beton wieder an Land geholt werden.

Um Offshore-Windstrom künftig standortnah speichern zu können, hat das Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) ein neuartiges Meeres-Pumpspeicherkraftwerk entwickelt.

Ein 1:10-Modell dieses neuen Speichersystems wurde Anfang November bei Überlingen im Bodensee in 100 Metern Tiefe installiert und vier Wochen lang getestet. Vergangenen Freitag (3.3.) holten die Forscher den Versuchsspeicher wieder an Land zurück, um die Testergebnisse auszuwerten.

Betonkugel mit drei Metern Durchmesser

"In dem vierwöchigen Modellversuch konnten wir Ende 2016 die Funktion des neuartigen Speicherprinzips im Bodensee erfolgreich testen und nachweisen", berichteten die IWES-Forscher am Freitag.

Der Meeres-Pumpspeicher vom Bodensee besteht aus einer Betonkugel mit rund drei Metern Durchmesser. Er ist jedoch nur ein Modell, künftig wollen die Wissenschaftler eine größere Kugel bauen und im Meer installieren, etwa in Südeuropa oder auch in Norwegen. Mit der Durchführung eines solchen Tests im Meer rechnen die Forscher in etwa drei bis fünf Jahren.

Zwei Physiker haben Meeres-Pumpspeicher erfunden

Der neuartige Unterwasser-Pumpspeicher geht auf eine Erfindung von zwei Physikern zurück: Professor Horst Schmidt-Böcking (Goethe Universität) und Dr. Gerhard Luther (Universität Saarbrücken). Anschließend brachte das auf Energiesystemtechnik spezialisierte Fraunhofer-Institut IWES in Kassel zusammen mit Partnern die Erfindung im Rahmen des Projektes StEnSea (Stored Energy in the Sea) zur Anwendungsreife.

So funktioniert der neue Unterwasserpumpspeicher:

Das Einspeichern der Energie geschieht, indem mit Hilfe einer Elektropumpe Wasser aus der Kugel herausgepumpt wird.

Strom wird erzeugt, wenn Wasser durch eine Turbine in die leere Kugel hineinströmt und  einen Generator antreibt.

"Auf dem Meeresboden installierte Pumpspeicherkraftwerke können in großen Wassertiefen den hohen Wasserdruck nutzen, um mit Hilfe von Hohlkörpern Stromenergie speichern zu können", erläutert Horst Schmidt-Böcking, emeritierter Professor der Universität Frankfurt.

30-Meter-Kugeln könnten ungefähr 20 MW speichern

"Mit den Ergebnissen des Modellversuchs wollen wir zunächst geeignete Standorte für ein Demonstrationsprojekt in Europa genauer untersuchen. Für den Demonstrationsmaßstab des Systems streben wir einen Kugeldurchmesser vor 30 Metern an. Das ist unter ingenieurtechnischen Randbedingungen die derzeitige sinnvolle Zielgröße. Sicher ist, dass das Konzept erst ab Wassertiefen von ca. 600 - 800 Metern im Meer wirtschaftlich anwendbar sein wird. Die Speicherkapazität steigt bei gleichem Volumen linear mit der Wassertiefe und beträgt für eine 30 m-Kugel bei 700 Metern ungefähr 20 Megawattstunden (MWh)", erklärt IWES-Bereichsleiter Jochen Bard Anfang November 2016, als die Betonkugel zu Wasser gelassen wurde.

IWES sieht großes Potential für Meerespumpspeichersysteme

"Es gibt ein großes Potential für die Anwendung von Meerespumpspeichersystemen in küstennahen Standorten, insbesondere auch vor den Küsten bevölkerungsdichter Regionen. Beispielsweise vor Norwegen (Norwegische Rinne). Aber auch Spanien, USA und Japan weisen große Potentiale auf. Mit heutiger standardisierter und verfügbarer Technik sehen wir bei der Speicherkapazität von 20 MWh pro Kugel eine weltweite elektrische Gesamtspeicherkapazität von 893.000 MWh. Damit ließen sich kostengünstig wichtige Ausgleichsbeiträge für die schwankende Erzeugung aus Wind und Sonne leisten", stellt Bard fest.