Testlauf für neue Technik 26.04.2016, 07:11 Uhr

Betonkugeln im Bodensee sollen Windstrom speichern

Die Idee ist genial: Warum nicht Energie in riesigen, hohlen Betonkugeln am Meeresgrund speichern? Ob das funktioniert, wird demnächst im Bodensee erprobt. Wenn die Betonkugeln standhalten und sich die Technik bewährt, könnten Offshore-Windparks mit Kugeln ausgestattet werden, die pro Stück 20 MWh speichern können.

Betonkugeln als Energiespeicher eines Windparks: Demnächst beginnt ein Testlauf im Bodensee. Wir Strom gebraucht, fließt Wasser in die Kugeln und treibt eine Turbine an. Ist Strom übrig, werden die Kugeln wieder leergepumpt.

Betonkugeln als Energiespeicher eines Windparks: Demnächst beginnt ein Testlauf im Bodensee. Wir Strom gebraucht, fließt Wasser in die Kugeln und treibt eine Turbine an. Ist Strom übrig, werden die Kugeln wieder leergepumpt.

Foto: Hochtief Solutions

Das Puffersystem, das sich Ingenieure des Essener Baukonzerns Hochtief und des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik in Kassel ausgedacht haben, besteht aus hohlen Betonkugeln mit einem Durchmesser von 30 Metern. Sie haben drei Meter dicke Betonwände und sollen auf dem Meeresgrund gleich neben Offshore-Windparks verankert werden. Jede Kugel wiegt rund 10.000 Tonnen.

Besteht an Land Strombedarf, öffnet sich ein Ventil an der Spitze der Kugeln. Meerwasser schießt mit einem enormen Druck in den Hohlraum. Dabei treibt das Wasser einen Turbogenerator an, der Strom erzeugt. 

Sind die Betonkugeln leer, kann Wasser eingelassen werden, das eine Turbine antreibt. Mit überschüssigem Strom kann das Wasser wieder herausgepumpt werden.

Sind die Betonkugeln leer, kann Wasser eingelassen werden, das eine Turbine antreibt. Mit überschüssigem Strom kann das Wasser wieder herausgepumpt werden.

Foto: Hochtief Solutions

Da die Kugeln Teil der Windparks sind, kann die Energie über die Anschlussleitungen zum Festland transportiert werden. Überschüssiger Strom, der beispielsweise in der Nacht entsteht, wird dann genutzt, um die Betonkugel wieder leerzupumpen.

20 Megawattstunden Speicherkapazität pro Kugel

Am besten funktioniert das System, wenn die Kugeln in einer Wassertiefe von 500 Metern und mehr positioniert werden, weil der Wasserdruck mit wachsender Tiefe steigt und damit die Energie des einströmenden Wassers. Mit heutiger Pumpentechnik sind 700 Meter das Maximum. Eine 30-Meter-Kugel kann bis zu 20 Megawattstunden speichern.

Die Vorteile dieser Technik sind enorm: Die Pumpspeicherkraftwerke können auf die Infrastruktur der Windparks zurückgreifen und sie liegen in großen Tiefen auf dem Meeresgrund, ohne zu stören. Übliche Pumpspeicherkraftwerke brauchen große Flächen, der Landschaftsverbrauch durch Ober- und Unterseen wäre enorm, um auch nur einen Teil des Speicherbedarfs zu decken.

Die Betonkugel, die demnächst im Bodensee vor Überlingen versenkt wird, wurde bei Hochtief in Frankfurt hergestellt.

Die Betonkugel, die demnächst im Bodensee vor Überlingen versenkt wird, wurde bei Hochtief in Frankfurt hergestellt.

Foto: Hochtief Solutions/RSB Formwork Technology

Die Betonkugeln können dagegen auf dem Meeresgrund liegen und können überschüssige Strommengen der Windparks ohne große Leitungsverluste speichern. Die Ingenieure von Hochtief und Fraunhofer sprechen von einem Wirkungsgrad von um die 85 Prozent. Um als Puffer eines Offshore-Windparks zu dienen, müssten zwischen 80 und 200 Kugeln installiert werden. Das ergäbe eine Speicherkapazität zwischen 1600 und 4000 Megawattstunden.

Pro Windpark sollen 80 bis 200 Kugeln verankert werden

Ob die Technik funktioniert, wollen Hochtief und Fraunhofer im Herbst im Bodensee im Maßstab 1:10 erproben. Eine Betonkugel mit einem Durchmesser von drei Metern und einem Gewicht von 20 Tonnen hat Hochtief Engineering in Frankfurt am Main schon gegossen.

Um die Betonkugeln gießen zu können, hat Hochtief eine Innenverschalung aus Schläuchen entwickelt, die sich später durch die Öffnung an der Spitze der Kugel entfernen und wiederverwenden lässt.

Um die Betonkugeln gießen zu können, hat Hochtief eine Innenverschalung aus Schläuchen entwickelt, die sich später durch die Öffnung an der Spitze der Kugel entfernen und wiederverwenden lässt.

Foto: Hochtief Solutions

Sie wird im Herbst im Bodensee bei Überlingen in einer Wassertiefe von 100 Metern stationiert, um das System namens Stensea (Stored Energy in the SEA, also Energiespeicher im Meer) zu erproben. Vier Wochen soll der Testlauf dauern. Das Projekt wird von der Bundesregierung im Rahmen der Energiewende gefördert.

Ein ähnliches Konzept, ebenfalls mit Betonkugeln unter Wasser, verfolgen Forscher am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge in den USA. Forscher des kanadischen Unternehmens Hydrostore wollen statt der Betonkugel riesige Unterwasserballons einsetzen, die aufgepumpt und entleert werden. Ein ungewöhnliches Konzept haben sich auch belgische Ingenieure ausgedacht. Sie wollen vor der Küste eine künstliche Insel mit einem großen Loch in der Mitte anschütten. Durch wechselnden Wasserspiegel wollen sie so überschüssige Offshore-Energie speichern.

iLand: Eine künstliche Insel in Form einer Ellipse soll als Pumpspeicherkraftwerk fungieren.

iLand: Eine künstliche Insel in Form einer Ellipse soll als Pumpspeicherkraftwerk fungieren.

Foto: iLand THV

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