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Neue Hightech-Strategie

Energiespeicher tief unter dem Meeresspiegel

Betonkugeln mit einem Durchmesser von 30 Metern und drei Meter dicken Wänden speichern mehrere hundert Meter unter dem Meeresspiegel Strom: Ein zentrales Thema der Energiewende sowie der Zukunftsaufgabe Nachhaltiges Wirtschaften und Energie der Neuen Hightech-Strategie der Bundesregierung.

Betonarbeiten bei Hochtief Die Hohlkugeln werden aus Beton gegossen und sollen später in größerer Meerestiefe Energie speichern. Foto: HOCHTIEF Solutions AG/RSB Formwork Technology

Die erneuerbaren Energien sollen bald den größten Teil unseres Stromverbrauchs abdecken. Das stellt uns aber vor das zentrale Problem, dass elektrischer Strom nicht mehr dann und dort erzeugt wird, wann und wo er benötigt wird. Überschüssiger Strom muss also gespeichert werden. Batterien - oder besser gesagt Akkumulatoren - sind noch zu teuer, um damit in großem Stil Energie zu speichern.

Wasser speichert Energie

Besonders effektiv sind so genannte Pumpspeicherkraftwerke. Ist überschüssiger Strom da, wird er verwendet, um elektrische Pumpen anzutreiben, die das Wasser aus einem tiefer gelegenen See oder Fluss in einen höher gelegenen See pumpen. Wird dann Strom gebraucht, so fließt das Wasser durch mächtige Rohre zu Tal und treibt dabei Generatoren an, die wieder Strom erzeugen. Das Problem solcher Anlagen ist, dass sie sehr viel Platz benötigen, den wir in unserem eng besiedelten Land nicht haben.

Windpark, SpeicherkugelnBild vergrößern Stromerzeugung und -speicherung im Meer Foto: HOCHTIEF Solutions AG

Bliebe dies die einzige Lösung zur Energiespeicherung müssten zahlreiche derartige Anlagen gebaut werden. Dazu wären viele Bergkuppen abzutragen, um obere Speicherbecken anzulegen: In unserem dicht besiedelten und um den Naturschutz bedachten Land kaum vorstellbar.

Eine vor diesem Hintergrund geniale Idee wird daher mit dem Projekt Stensea (Stored Energy in the Sea) vom Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik sowie der Firma Hochtief verfolgt: Speicherkraftwerke mehrere hundert Meter unter dem Meeresspiegel. Gefördert wird dieses Projekt vom Bundeswirtschafts- und Bundesforschungsministerium.

Betonkugeln tief im Meer

Das Prinzip klingt einfach: Riesige Beton-Hohlkugeln werden gebaut und in größerer Meerestiefe versenkt. Im Inneren der Kugeln besteht nahezu ein Vakuum. Wird nun Strom benötigt, fließt das durch die große Tiefe unter starkem Druck stehende Wasser in die Kugel und treibt dabei eine Turbine an, die Strom erzeugt. Ist überschüssiger Strom vorhanden, dient die Turbine als Pumpe, die die Kugel wieder leerpumpt.

Es klingt plausibel, wenn man ein Feld dieser Kugeln nicht weit von einem Offshore-Windpark installiert. Im Meer, ohne Belastung der Landschaft findet dann umweltfreundliche Energiegewinnung und Zwischenspeicherung von Strom statt. Vor vielen Staaten auf der Welt gibt es unterseeische Flächen mit geeigneter Wassertiefe, Neigung und Küstennähe.

Dicke Wände

Das Problem des Projekts ist zunächst ingenieurtechnischer Art: Wie dick müssen die Wände sein, um dem hohen Druck standzuhalten? Derzeit gehen die Fachleute von drei Metern aus. Wo baut man sie, um sie nicht über Land transportieren zu müssen? Um solche Kugeln aus Beton in Serie herzustellen, benötigen die Ingenieure völlig neue Ideen für die Schalung und die elektrotechnische/mechanische Umsetzung und Steuerung des Speichers.

Schläuche dienen als BetonschalungBild vergrößern Schläuche dienen als Betonschalung Foto: HOCHTIEF Solutions AG

Die Schalung des Innenraums muss durch das relativ kleine Loch für die Turbine so entnommen werden können, dass sie wieder verwendet werden kann. Die Lösung ist eine Art Schlauch, aus dem die Innenschalung besteht und der dann durch das Loch der fertig betonierten Kugel herausgezogen werden kann.

Zunächst bauen die Projektpartner ein drei Meter durchmessendes Modell mit 30 Zentimeter dicken Wänden, das im Bodensee versenkt und erprobt werden soll. Mit den Betonarbeiten wurde gerade begonnen. Die entscheidende Frage ist natürlich die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens. Lohnt es sich, derart riesige Betonbehälter zu bauen und im Meer zu versenken?

Dienstag, 8. Dezember 2015

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