Unterwasser-Batterie: das Meer-Ei als Unterwasser-Pumpspeicher
Innovativer Zwischenspeicher für grünen Strom.

Unterwasser-Batterie: das Meer-Ei als Unterwasser-Pumpspeicher.



Für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende werden alle möglichen, heute bekannten Stromspeicherarten benötigt. Immer wieder gibt es neue Ideen und Ansätze. Manche davon sind weit hergeholt, technisch aufwändig und deshalb zu teuer. Es gibt aber auch Ideen, die erfolgreich umgesetzt werden könnten.

Klar ist, das Strom aus Sonne und Wind unregelmäßig produziert wird. Deshalb muss mit den Überschüssen etwas Sinnvolles getan werden. Die Überschüsse einfach zu vernichten ist die schlechteste aller Alternativen. Denn Strom aus Sonne und Wind hilft dem Klimaschutz. Im Jahr 2018 wurden in Deutschland jedoch 50 Milliarden Kilowattstunden an überschüssigem Ökostrom kostenlos an das Ausland abgegeben oder weggeworfen. Zudem mussten Windräder mehrmals abschaltet werden. Diesen 50 Milliarden Kilowattstunden stehen 31 Milliarden Kilowattstunden (kWh) gegenüber, welche die Kraftwerke im Rheinischen Braunkohlerevier in einem Jahr produzieren. Das zeigt die Dimension dieser Thematik. Und diese nicht genutzte Energie fehlt an den Tagen, die windstill oder bewölkt sind. An Tagen, an denen wenig grüner Strom produziert wird. Der grüne Strom wird dadurch unnötig teurer. Deshalb braucht es noch viel mehr Speicherkapazität für erneuerbare Energien.

Seit langem gibt es Pumpspeicherstauseen. In der Schweiz werden diese erfolgreich betrieben. Zwei deutsche Physiker haben nun eine Lösung entwickelt, die ähnlich funktioniert: Pumpspeicher für den Unterwassereinsatz. Die für Ökostrom konzipierten Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerke sollen im Braunkohletagebau eingesetzt werden. Oder im Meer, auch das wäre möglich.

Ähnlich wie ein Stausee sollen die neuartigen Unterwasser-„Akkus“ funktionieren. Denn eigentlich sind sie klassische Pumpspeicher-Kraftwerke. Das als „Meer-Ei“ bezeichnete Kraftwerk arbeitet als kugelförmige Anlage unter Wasser. Im Bodensee wurde bereits ein Prototyp erfolgreich getestet. Nach diesem Testeinsatz planen die Physiker nun den Einsatz solcher Unterwasserspeicher in riesigen Gruben, die nach dem Braunkohletagebau übrigbleiben.

Kurz- und mittelfristig wird man mit Lithium-Ionen-Batterien nicht den Bedarf an Kurzzeitspeichern decken können, dies, obwohl riesigen Fortschritte erzielt werden, denn die Lebensdauer ist auf etwa 3.000 Ladezyklen begrenzt. Mindestens aus heutiger Sicht.

Abgeleitet von der Idee eines Pumpspeicher- oder Flusskraftwerks, wo man mit der Wasserkraft Strom erzeugt, indem man einem tiefer liegenden Reservoir Wasser zuführt und mit diesem Druck Turbinen antreibt, wurden ähnliche Technologien gesucht.

Die Idee eines Meer-Ei’s im Bodensee als erster Versuch
Das Meer-Ei ist ein Unterwasser-Pumpspeicher. Wird Strom gebraucht, lässt man Wasser in die Hohlkugel einströmen und treibt damit Turbinen an. Der Aussendruck ist gross genug. Mit überschüssigem Strom wird Wasser aus der Hohlkugel in die Unterwasserumgebung abgepumpt. Im Ruhrgebiet läuft aktuell eine Machbarkeitsstudie zu einem solchen Pumpspeicher in einer ehemaligen Zeche. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. So kann man einen Hohlraum – im einfachsten Fall eine Kugel – auf den Grund eines Sees versenken. An der tiefsten Stelle der Kugel sollte eine Turbine Strom erzeugen, wenn Wasser in die Kugel einströmt. Je tiefer die Kugel im See liegt, desto stärker ist der Druck auf die Turbinen. Um Energie zu speichern, pumpt man das Wasser gegen den Druck der Wassersäule wieder heraus.

Bei einem ersten Testlauf im Bodensee wurde dieses „Meer-Ei“ im November 2016 in den Bodensee auf 100 Meter Tiefe abgesenkt. Der zum Leerpumpen der Kugel aufgewendete Strom ließ sich zu 90 Prozent wiedergewinnen. Das ist ein Wirkungsgrad von 90% und deutlich besser als bei der „Power-to-Gas„-Technik.

Nach Ende des Braunkohleabbaus, wenn das Hambacher Loch geflutet wird, könnte in Nordrhein-Westfalen die zweitgrößte Seenlandschaft nach dem Bodensee entstehen. An der tiefsten Stelle der Grube könnte ein Pumpspeicherkraftwerk errichten, das mehr elektrischen Strom speichert, als die Braunkohlekraftwerke dort bisher produzierten.

Referenzdaten eines etwa 100 Meter hohen Hohlraums:
- 300 Gigawattstunden je Speicher-Zyklus
- 100 Füllzyklen pro Jahr
- 30 Terawattstunden im Jahr
- 30 Milliarden Kilowattstunden
- CO2 Reduktion 30 bis 50 Millionen Tonnen

Die gleiche Energiemenge wird heute im Rheinischen Braunkohlerevier erzeugt. Oder sieben Mal so viel, wie alle vorhandenen Wasserpumpspeicherwerke in Deutschland zusammen.

Referenzdaten eines etwa 200 Meter hohen Hohlraums:
- 400 Gigawattstunden je Speicher-Zyklus
- 200 Füllzyklen pro Jahr
- 50 Terawattstunden im Jahr
- 50 Milliarden Kilowattstunden
- CO2 Reduktion 40 bis 60 Millionen Tonnen

Das deckt den gesamten Kurzzeitspeicherbedarf für erneuerbare Energien in Deutschland. 

Quelle 03/2022

Quelle 03/2022

 

Ihr Dynamic Snippet wird hier angezeigt... Diese Meldung wird angezeigt, weil Sie weder einen Filter noch eine Vorlage zur Verwendung bereitgestellt haben

 

Neues aus der Stromzeit.

Lassen Sie sich über die neuesten Blogeinträge zu grünem Strom, Solarenergie, Trends rund um Themen der Energiewende sowie Innovationen im Energiemarkt informieren.

Melden Sie sich hier an: stromzeit.ch sendet Ihnen etwa vier Mal im Jahr Informationen zu den neuesten Themen.

 

 


Woher kommt der Schweizer Strom? Offizielle Daten zum Schweizer Strommix ab Steckdose
Woher kommt der?