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Test des Offshore-Pumpsspeicherkraftwerks im Modellmaßstab 1:10 im Bodensee

Bild: Fraunhofer IWES
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Pumpspeicherkonzept für Offshore-Windparks Update: Tiefseespeicher erhält Auszeichnung

06.12.2017

Direkt am Offshore-Windpark den dort erzeugten Strom speichern – das sollen im Projekt Stensea Hohlkugelspeicher ermöglichen, die am Meeresboden verankert werden. Das Projekt ist nun nach etwa einem Jahr Laufzeit mit einem Preis ausgezeichnet worden.

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Das neuartige Speicherkonzept mit der Hohlkugel wurde im Modellmaßstab 1:10 als Modellprojekt im Bodensee getestet. Dazu hatten Fraunhofer-Forscher gemeinsam mit dem Baukonzern Hochtief eine Betonkugel mit drei Metern Durchmesser vor Überlingen versenkt.

Die Hohlkugel funktioniert nach dem Prinzip eines Pumpspeichers: Besteht Bedarf an elektrischem Strom, fließt das Wasser von dem Oberbecken in das Unterbecken und treibt eine Turbine an, die elektrischen Strom erzeugt. 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 Projekt Stensea – Stored Energy in the Sea ist nun mit dem German Renewables Award 2017 des Clusters Erneuerbare Energien Hamburg (EEHH) ausgezeichnet worden. Die Jury zeichnete Stensea in der Kategorie Projekt des Jahres aus.

Meer als Speicherreservoir

Das Konzept 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. Der Wirkungsgrad soll bei 80 bis 85 Prozent liegen.

Mit dem Speicher sollen große Mengen elektrischer Energie vor den Küsten im Meer gelagert werden, dort wo Windanlagen den Strom erzeugen. Große Speicherkapazitäten können errichtet werden, wenn mindestens 80 Hohlkugeln zu einem sogenannten Energiepark zusammengefasst werden.

Pumpspeicherleistung kann vertausendfacht werden

Der Stensea-Pumpspeicher soll weltweit in geeigneten Gewässern vor den Küsten Europas, Japans und den USA in Meerestiefen zwischen 600 und 800 Metern eingesetzt werden. Das Energiepotenzial des Tiefseespeichers wächst mit zunehmender Wassertiefe des Standorts.

„Das von uns ermittelte Potenzial liegt bei rund dem 1.000-fachen der heute weltweit installierten Pumpspeicherleistung - das ist ein wichtiger Beitrag zur internationalen Energiewende“, erläutert Matthias Puchta, Projektleiter am Fraunhofer IWES in Kassel.

Bei dem Modellversuch im Bodensee in einer Wassertiefe von 100 Metern beträgt die Wanddicke 25 Zentimeter. Die 30 Meter große Kugel für den tatsächlichen Speicher hat eine Wandstärke von etwa drei Metern.

„Nach dem erfolgreichen Test im Bodensee soll in der nächsten Stufe eine dreimal so große Betonkugel im Meer getestet werden, die dann etwa das 50 bis 100-fache an Energie speichern kann“, erläutert Fraunhofer-Bereichsleiter Jochen Bard, der sich derzeit für die Bildung eines neuen Projektkonsortiums engagiert.

„Dazu müssen zunächst anhand der Ergebnisse vom Bodensee mögliche Standorte genauer bewertet werden, etwa in Südeuropa oder auch in Norwegen. Mit der Durchführung eines solchen Tests im Meer ist in etwa drei bis fünf Jahren zu rechnen. Die Finanzierung der weiteren Entwicklung soll in Abstimmung mit industriellen Partnern und den öffentlichen Förderern aufgebracht werden“, so Bard weiter.

Bildergalerie

  • Konzeptüberblick: So könnten Hohlkugelpumpspeicher am Meeresboden verankert sein, um als Energiepark künftig große Mengen Strom zu speichern.

    Bild: Hochtief Solutions

  • Betonspeicherkugel im Modellmaßstab 1:10 für Offshore-Pumpsspeicherkraftwerk

    Bild: Hochtief Engineering Consult IKS, Stepan Fromknecht

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