Test eines neuen Energiespeichers

Druckausgleich im Bodensee

| Redakteur: Luca Meister

Anfang November 2016 startete das Fraunhofer-Institut IWES aus Kassel die erste Testphase des neuartigen Pumpspeicherkraftwerks auf dem Grund des Bodensees. Dazu wurde diese 20 Tonnen schwere Hohlkugel im Bodensee versenkt.
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Anfang November 2016 startete das Fraunhofer-Institut IWES aus Kassel die erste Testphase des neuartigen Pumpspeicherkraftwerks auf dem Grund des Bodensees. Dazu wurde diese 20 Tonnen schwere Hohlkugel im Bodensee versenkt. (Bild: Fraunhofer IWES)

Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik entwickelt ein Kraftwerk zur Energiespeicherung im Meer. Contitech hat dafür einen Schlauch entwickelt, der hohen Aussendrücken in grossen Wassertiefen standhält und für Trinkwasserreservoirs zugelassen ist.

Strom aus Wind und Sonne erfordert Systeme, welche die elektrische Energie speichern, die zu einem späteren Zeitpunkt benötigt wird. Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) aus Kassel hat im November den Prototypen eines Speichersystems im Bodensee, Europas grösstem Trinkwasserreservoir, getestet. Ein in 100 Meter Tiefe stationierter Hohlkugelspeicher soll im Modellversuch die Machbarkeit demonstrieren.

Prinzip Pumpspeicherkraftwerk

Das Prinzip des Hohlkugelspeichers entspricht dem von herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerken – allerdings nicht auf Basis zweier Becken. Der neuartige Pumpspeicher nutzt als oberes Speicherreservoir das Meer selbst. Das untere Speicherbecken wird durch die Hohlkugel auf dem Meeresgrund gebildet. Besteht an Land Strombedarf, öffnet sich ein Ventil an der Öffnung der Kugel. Das in die Kugel einströmende Wasser treibt dabei eine Pumpturbine an, die über einen Generator Strom erzeugt. Dieser wird über Anschlussleitungen zum Festland transportiert. Überschüssiger Strom, der beispielsweise in der Nacht entsteht, wird genutzt, um die Betonkugel wieder leerzupumpen. Die Schläuche, die in dem Versuchsmodell des neuartigen Kugelspeicherkraftwerks als Druckausgleichsleitung eingesetzt werden, wurden von Contitech im hessischen Korbach entwickelt und gefertigt. Durch die Leitung kann Luft in die Kugel nachströmen, wenn das Wasser herausgepumpt wird. Dadurch wird Unterdruck verhindert.

Zusätzliche Stahlwendel in der Schlauchwand

Die grösste Herausforderung bei der Entwicklung des Schlauches bestand in der Wassertiefe von 100 Metern, die einem Aussendruck von etwa 10 bar entspricht. Um die Einsatzfähigkeit des Schlauches unter diesen schweren Bedingungen zu gewährleisten, wurde er mit Sicherheitsfaktor 3 für einen Aussendruck von 30 Bar konzipiert. Eine zusätzliche Stahlwendel in der Schlauchwand verleiht ihm die notwendige mechanische Festigkeit. Der Bodensee versorgt rund 4,5 Millionen Menschen mit Trinkwasser. Deshalb entsprechen die Schichten des Schlauches den Anforderungen der Trinkwasserverordnung sowie den Richtlinien der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA). Dadurch ist sichergestellt, dass eine Geschmacks- oder Geruchsveränderung des Wassers ausgeschlossen ist.

Praxistest des Hohlkugelspeichers

Am 9. November 2016 startete das Fraunhofer IWES aus Kassel die erste Testphase. Dazu wurde die 20 Tonnen schwere Hohlkugel auf den Boden des schwäbischen Meeres vor Überlingen versenkt. In einem vierwöchigen Test konnten die Forscher die Funktion des Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerks erfolgreich nachweisen und testen. Als nächsten Schritt plant das Fraunhofer-Institut einen weiteren Versuch mit einer Grossanlage einer Wassertiefe von circa 700 Meter. Die Schwierigkeit besteht dabei darin, einen geeigneten Standort zu finden, der nahe dem Festland liegt. Dies ist aus technischen Gründen notwendig. Weniger wichtig ist dabei die Nähe zu einem Offshore-Windpark. Voraussetzung ist lediglich die Benutzung eines gemeinsamen Stromnetzes. -mei- SMM

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