Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) hat im November den Prototypen eines Speichersystems im Bodensee, Europas größtem Trinkwasserreservoir, getestet. Ein Hohlkugelspeicher, der in 100 Meter Tiefe stationiert wurde, soll im Modellversuch die Machbarkeit demonstrieren. Die Druckausgleichsleitung dazu lieferte Contitech.
Pumpspeicherkraftwerk mal anders
Das Prinzip des Hohlkugelspeichers entspricht dem von herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerken – allerdings nicht auf Basis zweier Becken. Der neuartige Pumpspeicher nutzt als oberes Speicherreservoir das Gewässer selbst.
Das untere Speicherbecken wird durch die Hohlkugel auf dem Wassergrund 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 leer zu pumpen. Die Schläuche, die in dem Versuchsmodell des neuartigen Kugelspeicherkraftwerks als Druckausgleichsleitung eingesetzt werden, wurden von Contitech in Korbach entwickelt und gefertigt. Durch die Leitung kann Luft in die Kugel nachströmen, wenn das Wasser herausgepumpt wird. Dadurch wird Unterdruck verhindert.
Unterwasserdruck überwinden
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 geglückt
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 700 Meter. Die Schwierigkeit besteht 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.
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