15.05.2014, 16:20 Uhr | 4 |

Riesiger Deckel wird angehoben Bochumer Ingenieur hat Idee für Pumpspeicherkraftwerk ohne Berge und Gefälle

Ganz unabhängig von Bergen will ein Bochumer Ingenieur Wind- und Solarenergie in riesigen, wassergefüllten Wannen speichern. Ein gewaltiger Deckel drückt das Wasser bei Bedarf in einen Turbogenerator. In acht Stunden soll der Pumpspeicher 1,2 Millionen Kilowattstunden ins Stromnetz einspeisen können – das entspricht dem zeitgleichen Verbrauch von 360.000 Haushalten. 16 bis 18 Wannenspeicher könnten laut Erfinder ein Kohlekraftwerk ersetzen. 

Das Pumpspeicherwerk Hohenwarte II südlich der Talsperre Eichicht bei Saalfeld
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Das Pumpspeicherwerk Hohenwarte II südlich der Talsperre Eichicht bei Saalfeld ist bei der Stromerzeugung auf ein Gefälle angewiesen. Die Variante des Bochumer Ingenieurs Gernot Kloss kommt ohne Gefälle aus und wäre somit deutlich flexibler. 

Foto: Deutsche Energie-Agentur

Mit einer neuen Idee, überschüssigen Wind- und Solarstrom zu speichern, wartet der Ingenieur Gernot Kloss auf ­– Inhaber des gleichnamigen Baubüros in Bochum. Wie die Wirtschaftswoche berichtet, schlägt er den Bau von 50 Meter hohen Rundbecken mit einem Durchmesser von 200 Metern vor, die mit gigantischen Deckeln verschlossen werden sollen.

Auf dem Deckel stehen gut 50 Meter hohe Gittermasten, auf denen Pumpen und ein Generator thronen. Wenn die Sonne intensiv scheint oder der Wind besonders kräftig weht, pressen die Pumpen, die bei diesen Wetterlagen mit Überschussstrom gespeist werden, Wasser unter den Deckel. Der hebt sich, bis seine Oberkante mit dem Beckenrand abschließt.

Becken speichert Energie für 360.000 Haushalte

Wenn Strombedarf besteht, öffnet sich ein Schieber und Wasser strömt unter hohem Druck in einen Turbogenerator. Es sammelt sich auf dem Deckel, der dadurch noch schwerer wird und den Wasserdruck weiter erhöht. Der Schieber wird so reguliert, dass die produzierte Strommenge gleich bleibt. Das geht so lange gut, bis das Reservoir unter dem Deckel leer und der Raum darüber voll ist.

Beim nächsten Überangebot an Strom wird das Wasser wieder unter den Deckel gepumpt. 150 Megawatt könnte ein solches Pumpspeicherkraftwerk leisten, sagt Kloss. Innerhalb von acht Stunden würde es 1,2 Millionen Kilowattstunden ins Netz einspeisen. Das entspricht dem Verbrauch von 360.000 Haushalten im gleichen Zeitraum. 

Da das Wasser immer wieder recycelt wird, kann ein solches Kraftwerk auch in trockenen Regionen betrieben werden. Lediglich die Verdunstungsverluste müssten ersetzt werden.

20 Wannen ersetzen ein Kohlekraftwerk

Kloss kann mit seinem Kraftwerk sogar Grundlast fahren, wie Fachleute sagen, also rund um die Uhr an 356 Tagen im Jahr. Um ein 1000-Megawatt-Kohlekraftwerk zu ersetzen, braucht er allerdings 16 bis 18 dieser Riesenwannen, die nach seinen Berechnungen rund eine Milliarde Euro kosten würden – also weniger als ein Kohlekraftwerk. Nach Kloss´ Vorstellungen laufen jeweils sieben bis acht Kraftwerke gleichzeitig. Nach acht Stunden springt die nächste Gruppe ein, während die übrigen Wannen gefüllt werden. Nach weiteren acht Stunden ist die dritte Gruppe an der Reihe, danach wieder die erste. Damit es funktioniert, muss allerdings stets genügend Überschussstrom vorhanden sein, was keineswegs sicher ist.

Das Konzept birgt ein Risiko. Der gewaltige Deckel muss perfekt gegen die Wannenwand abgedichtet sein, was keineswegs trivial ist. Wenn es ein Leck gibt, schießt nicht nur eine gewaltige Fontäne in den Himmel. Das Kraftwerk ist dann für lange Zeit außer Gefecht – wenn nicht sogar für immer.

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Von Wolfgang Kempkens
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kommentare
16.05.2014, 23:39 Uhr Progetti
Magnetisch gelagerte Vakuum- Kreiselspeicher könnten verschleiss-und geräuscharm unterirdisch und vor Sabotage geschützt arbeiten. Kombiniert mit Superkondensatoren könnte ohne Zeitverlust bei Bedarf Strom geliefert werden.

20.05.2014, 22:02 Uhr ingost
Dies ist nicht wirklich neu; an der Uni Innsbruck wird bereits an einem zweiten Prototypen gearbeitet:
http://www.powertower.eu

27.05.2014, 15:34 Uhr Gerhard_Herres
Bitte über prüfen Sie ihre Rechnung.
Ein Tank mit 200 m Durchmesser und 50 m Höhe fasst 1,57 Mio. m^3.
Wenn der Betondeckel 10 m dick ist, erzeugt er einen Druck von 2,06 bar. Die Pumpen müssen genau diese Druckdifferenz aufbauen, wenn sie das Wasser unter die Platte drücken, egal wie viel Wasser noch darüber steht. Steigt der Deckel um 50 m an, so hat man 323,4 GJ Arbeit verrichtet. Bei einer Leistung von 150 MW erhielte man diese Arbeit innerhalb von 36 Minuten zurück, wenn denn die Pumpen und die Turbine verlustlos arbeiten würden. In der Praxis laufen solche Maschinen aber nur mit höchstens 90% Wirkungsgrad. Man erhält also nur 80% der eingespeicsten Energie wieder zurück. Und dafür muss die Dichtung an dem riesigen Deckel absolut dicht sein. Alles was sich dort herausquetscht, kann keine Arbeit mehr abgeben.
Soll nun für 8 Stunden die 150 MW Leistung abgegeben werden, müsste der Deckel 13,35 mal so schwer sein. Soll er wirklich 133,5 m dick sein? Dann würde auch das Loch, in dem er verschwindet, mindestens 185 m tief sein. Wohin mit dem Aushub? Oder soll der Deckel als Tasse geformt sein, in die man den Aushub einfüllt? Bei nur 2,06 bar Druckdifferenz muss der Wasserstrom für 150 MW fast 730 m^3/s betragen.
Im Montafon gibt es das Pumpspeicherkraftwerk Kopps-Werk II, welches auch 150 MW Strom aus dem Netz nehmen oder einspeisen kann. Aber dort beträgt der Druckunterschied 80 bar und der Wasserstrom wird auf drei Pelton-Turbinen verteilt. Die Technik für dieses "Deckelkraftwerk" müsste wie bei einem Laufwasserkraftwerk riesige Wasserströme bei kleiner Druckdifferenz bewältigen.

Im Übrigen macht es keinen Sinn gleichzeitig ein Pumpspeicherkraftwerk mit Wasser zu füllen und das Nachbarkraftwerk zu entleeren. Wenn zuviel Strom im Netz ist, (PV- oder Windstrom) wird gefüllt, wenn er fehlt wird entleert. Bei gleichzeitigem Betrieb wird nur 20% des erzeugten Strom als Reibungsverlust in Niedertemperaturwärme umgewandelt und ist vollkommen nutzlos.

02.06.2014, 13:07 Uhr raro
"Und noch ein Risiko birgt das Konzept. Der gewaltige Deckel muss perfekt gegen die Wannenwand abgedichtet sein, was keineswegs trivial ist."

Übermäßig anspruchsvoll ist die Herausforderung aber auch nicht, berührungsfreie Dichtungen auch für höchste Drücke gibt es seit Ewigkeiten. Der Deckel muss auch nicht absolut dicht sitzen, auch wenn das möglich wäre. Das macht mich misstrauisch, so ein banales Detail als Ausrede zu bemühen.

Das ganze Konzept scheitert viel eher daran, dass es viel zu teuer und aufwendig umzusetzen ist und bei einer kleinen Fehlfunktion u.U. das ganze Werk hinüber ist.

Ich nehme daher an, hierbei geht es um Staatsknete.

Gehört für mich in eine Schublade mit dem Enerkite-Flugdrachenkraftwerk.

Manchmal denke ich, wenn ich so etwas lese, das ganze 20 Jhd. hat gar nicht stattgefunden und wir sind kurz nach Napoleon stehen geblieben.

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