In diesen Tagen wurde viel über einen einzigartigen Testlauf im Bodensee berichtet.
Beispiel 1 erklärt:
Das Prinzip des Kugelspeichers ist simpel: Eine hohle Betonkugel wird unter Wasser verankert. Um Strom zu erzeugen, muss nur ein Ventil oben an der Kugel geöffnet werden. Dann strömt das Wasser über eine Turbine in die luftleere Kugel und erzeugt Strom..
Berner Zeitung,
Ingenieur,
Sueddeutsche:
Eine Kugel könnte vier Stunden lang die volle Leistung eines Offshore-Windrads aufnehmen und
Optimal wäre eine Wassertiefe von 600 bis 800 Metern, da erst dann die Technik wirtschaftlich ist:
Je tiefer, desto höher der Wasserdruck, desto grösser auch die Speicherkapazität..
Wie erklärt man eine neue Technologie gut? Eine Pressemitteilung des Fraunhofer Instituts
machts nicht schlecht. Mit ein paar Illustrationen wird das Prinzip klar gemacht.
Pressemitteilung:
Wie kann man die enormen Mengen durch Offshore-Windkraft erzeugten Stroms bereits vor Ort
zwischenspeichern? Bisher gab es auf diese Frage keine Antwort. Nun
geht nach mehrjähriger Forschungsarbeit das vom Bundesministerium
für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Projekt StEnSea
(Stored Energy in the Sea) in die Erprobungsphase. Darin entwickelt
das auf Energiesystemtechnik spezialisierte Fraunhofer-Institut IWES in
Kassel zusammen mit Partnern die Erfindung von zwei Physik-Professoren
der Universität Frankfurt und der Universität Saarbrücken
zur Anwendungsreife.
Ein Modell im Massstab 1:10 mit rund drei Metern Durchmesser wird am
8.11.2016 im Fährhafen von Konstanz in den Bodensee gebracht und am
9.11.2016 etwa 200 Meter vor dem Ufer in Überlingen in 100 Meter
Tiefe abgelassen. Anschliessend wird es für vier Wochen getestet:
"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. Energieeinspeichern: Mit Strom wird über eine Elektropumpe
Wasser aus der Kugel herausgepumpt. Strom erzeugen: Wasser strömt
durch eine Turbine in die leere Kugel hinein und erzeugt über einen
Generator Strom. Dieses Prinzip der Offshore-Energiespeicherung hat
Prof. Schmidt-Böcking 2011 wenige Tage vor dem Fukushima-Supergau
mit seinem Kollegen Dr. Gerhard Luther von der Universität
Saarbrücken zum Patent angemeldet.
Die beiden Erfinder erinnern sich: "Die schnelle Umsetzung
dieser Idee in die Praxis ist eigentlich einem Bericht in der
FAZ zu verdanken. Technik-Redakteur Georg Küffner stellte
diese Speicheridee in einem Artikel der Öffentlichkeit vor -
und zwar zufällig am 1. April 2011. Viele Leser nahmen das
sicherlich zunächst als Aprilscherz auf. Fachleute der Hochtief
Solutions AG in Frankfurt erkannten allerdings sofort die in dieser
Idee verborgenen Möglichkeiten. Innerhalb weniger Wochen konnte
mit dem Betonbauspezialisten Hoch-Tief und den Meeresenergie- und
Speicherspezialisten des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und
Energiesystemtechnik IWES in Kassel ein Konsortium für eine erste
Machbarkeitsstudie gebildet werden", so Schmidt-Böcking und Luther.
BMWi-Projekt StEnSea: Stored Energy in the Sea
Mit dem Nachweis der Machbarkeit förderte anschliessend das BMWi
das Projekt StEnSea zur Entwicklung und Erprobung dieses neuartigen
Pumpspeicherkonzepts im Modellmassstab. Nun geht dieses in die Testphase.
"Auf Basis der Vorstudie haben wir eine detaillierte Systemanalyse
mit Konstruktion, Bau- und Logistikkonzept des Druckbehälters
durchgeführt, eine Pump-Turbinen-Einheit entwickelt, die
Einbindung in das Stromnetz untersucht, Wirtschaftlichkeitsberechnungen
durchgeführt und eine Roadmap für die technische Umsetzung
entwickelt" fasst Projektleiter Matthias Puchta vom Fraunhofer IWES
die bisherigen erfolgreichen Arbeiten zusammen. "Nun beginnt der
vierwöchige Modellversuch im Massstab 1:10 im Bodensee. Wir werden
verschiedene Tests fahren, um Detailfragestellungen zur Konstruktion, der
Installation, der Auslegung des Triebstrangs und des elektrischen Systems,
der Betriebsführung und Regelung, der Zustandsüberwachung
und der dynamischen Modellierung und Simulation des Gesamtsystems zu
überprüfen", so Puchta weiter. Wie geht es nach dem Test im
Bodensee weiter?
"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, der seit vielen Jahren national und international auf dem
Gebiet der Meeresenergie forscht.
"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.