Pumpspeicher in 500 Meter Tiefe

Kugelpumpspeicher_Modell-energy-mag

Pumpspeicherkonzept StEnSEA (Stored Energy in the SEA). Der Bodensee ist dafür bekannt, sehr tief zu sein. Wahrscheinlich deshalb wurde er für die Erprobung eines neuartigen Speichersystems ausgewählt. Ein Pumpspeicherkraftwerk in der Tiefe der Meere – Stored Energy in the SEA. Mit diesem Pumpspeicherkonzept wäre es möglich auf hoher See überschüssige Energie von zum Beispiel Windparks effizient zu speichern. In Tiefen bis zu 500 Metern. Eine Speicher-Revolution.


Um in Zukunft das Speichern von Energie auch in der Nähe von Offshore-Windparks zu ermöglichen, entwickeln Wissenschaftler im Projekt StEnSEA (Stored Energy in the SEA) einen Hohlkugelspeicher. Das Prinzip gleicht dem von herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerken – allerdings nicht auf Basis zweier Becken, sondern einer Hohlkugel am Meeresboden.

Einströmendes Wasser treibt eine Turbine an, die Strom erzeugt. Bei einem Überschuss an elektrischer Leistung wird das Wasser wieder teils oder ganz aus der Hohlkugel gepumpt. Dabei kann eine Kugel bis zu 20 MWh Strom speichern.

StEnSEA befasst sich mit der Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Pumpspeicherkonzeptes zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie vor den Küsten im Meer. Das Konzept des Pumpspeicherkraftwerks nutzt als oberes Speicherreservoir das Meer selbst. Das untere Speicherbecken wird durch einen Hohlkörper auf dem Meeresgrund gebildet, der im Pumpbetrieb mit Ladestrom leer gepumpt und im Entladebetrieb über eine Turbine zum Generatorantrieb wieder mit Wasser gefüllt wird.

Dieses Konzept ermöglicht die Installation großer Speicherkapazitäten in unmittelbarer Nähe zukünftiger Offshore-Windparks.

Kugelpumpspeicher_Modell-energy-mag
Pumpspeichermodell. Derzeit wird das Projekt im Bodensee in einer Tiefe von 100 Metern getestet. Ein Kugel mit 3 Metern Durchmesser liefert von Januar 2013 bis Juni 2016 wichtige Erkenntnisse.

So funktioniert der Speicher

Das physikalische Funktionsprinzip des Tiefseespeichers gleicht dem Prinzip herkömmlicher Pumpspeicherkraftwerke: Besteht Bedarf an elektrischem Strom, fließt das Wasser von dem Oberbecken in das Unterbecken und treibt eine Turbine an, die elektrischen Strom erzeugt.

Kugelpumpspeicher_innen_energy-mag

Bei einem Überschuss elektrischer Leistung in dem Stromnetz – in der Regel nachts – wird das Wasser mit Hilfe von Pumpen von dem Unter- in das Oberbecken gepumpt. Das neuartige Konzept des Meeres-Pumpspeicherkraftwerks nutzt das Meer selbst als oberes Speicherreservoir. Dabei wird ein künstlicher Hohlraum, mit einem Durchmesser von 30 Meter, in großer Wassertiefe geschaffen, sodass der hydrostatische Wasserdruck das Energiepotenzial darstellt. Aufgrund des anstehenden Druckgefälles kann bei Einströmen des Wassers in den Hohlkörper mit Hilfe von Turbine und Generator elektrische Energie erzeugt werden. Eine Kabelverbindung zur Transformatorstation und von dort zum Festland ermöglicht den Transport der elektrischen Energie. Umgekehrt kann überschüssige elektrische Energie, beispielsweise aus regenerativer Erzeugung, zum Herauspumpen des Wassers aus dem Hohlkörper verwendet werden.

Ein vernetztes Speichersystem im 500 bis 700 Metern Tiefe

Ziel der Entwicklung ist es, pro Kugel eine Speicherkapazität von etwa 20 MWh zu erreichen, bei einer Entladezeit von vier bis acht Stunden. Die aktuellen Ansätze zur Machbarkeitsstudie gehen vorerst von einer maximalen Wassertiefe von 700 m aus. Dies beruht auf der Tatsache, dass State-of-the-Art-Pumpturbinen bis zu solchen Tiefen noch funktionsfähig sind. Bezüglich der Konstruktion oder Installation lassen sich auch ohne Probleme größere Tiefen erreichen, dafür müsste die Pumpturbinentechnologie jedoch noch weiter entwickelt beziehungsweise getrennte Pump- und Turbinensysteme eingesetzt werden.

Kugelpumpspeicher-konzept-energy-mag

Der StEnSEA-Pumpspeicher kann weltweit in geeigneten Gewässern und Wassertiefen ab 500 Meter eingesetzt werden. Das Energiepotenzial des Tiefseespeichers wächst mit zunehmender Wassertiefe und damit Druck.

Respekt: Ein Wirkungsgrad von 80 Prozent

Die kommerziellen Zielgrößen pro Energiekugel liegen derzeit bei etwa 20 MWh (Entladezeit von 4 Stunden mit einer 5-MW-Pumpturbine) pro Speichereinheit. Große Speicherkapazitäten können errichtet werden, wenn mehrere Hohlkugeln zu einem sogenannten Energiepark zusammengefasst werden. Bei diesen Zielgrößen liegen die Speicherkosten pro Speichereinheit im Bereich von wenigen Eurocent pro Kilowattstunde und bei leistungsbezogenen Bau- und Gerätekosten im Bereich vom State of the Art Pumpspeicherkraftwerken.

Die zu Grunde gelegten Untersuchungen und Berechnungen zum Speicherinhalt gehen von einem Lade-Entlade-Wirkungsgrad von 80 bis 85 % aus.

Das könnte Sie auch interessieren:

Comments

  1. Christoph Prüm says:

    Eine Superidee, aber einige unbeantwortete Fragen:

    Wenn das Wasser rausgepumpt wird schafft man ein absolutes Vakuum oder? Oder man lässt einen Teil Luft drinnen beim Befüllen, damit man kein absolutes Vakuum erzeugen muss.

    Wie hält man das Ding unten wenn es leer ist? der Auftrieb müsste gewaltig sein, über 14.000t

Kommentar verfassen

%d Bloggern gefällt das: