Speicherkugel aus der Tiefe zurück

Die Speicherkugel, die Forscher des Fraunhofer IWES im November 2016 im Bodensee versenkt haben, ist wieder aus den Tiefen zurück. Erste Ergebnisse liegen vor. Das Projekt geht weiter.

25. April 2017

Die Kasseler Forscher wollen im Projekt StEnSea (Stored Energy in the Sea) testen, wie Energiespeicherung von Offshore-Windparks direkt auf dem Meer gelingen kann. Dafür hatten sie die Speicherkugel im Modellmaßstab von 1:10 in 100 Meter Tiefe im Bodensee versenkt.

Für den Demonstrationsmaßstab des Systems soll später ein Kugeldurchmesser von 30 Metern realisiert werden.

Wirtschaftliche Aspekte

Das hat unter anderem Gründe der Wirtschaftlichkeit: Die Speicherkapazität ist abhängig vom Volumen der Kugel. Der Transport- und Logistikaufwand steigt allerdings mit der Größe. Ein weiterer Aspekt für die Wirtschaftlichkeit ist unter anderem die Wassersäule, die auf der Kugel lastet, also die Wassertiefe.

Etwa 20 Megawattstunden Strom ließen sich zum Beispiel mit einer 30-Meter-Kugel in 700 Meter Tiefe speichern. Ein Speicherpark ermöglicht dabei Kosten je Kugel von acht bis zehn Millionen Euro, wie die Forscher errechnet haben. Bei drei Speicherzyklen am Tag liegen die Kosten so bei 1,6 bis 2 Cent pro Kilowattstunde.

Das Prinzip an sich ist angelehnt an Pumpspeicherkraftwerke: Strömt Wasser über einen Zylinder mit einer Pumpturbine in die Speicherkugel, wird Strom erzeugt und der Speicher entladen. Zum Speichern wird Strom genutzt, um über eine Elektropumpe Wasser aus der Kugel herauszupumpen.

Vier Wochen sind die Wissenschaftler  mit ihrer Kugel im Bodensee verschiedenen Fragen nachgegangen. Im März haben die Forscher die Kugel mit einem Durchmesser von drei Metern wieder aus dem See geholt.

Erste Ergebnisse

Derzeit werten sie die erhobenen Daten aus. Besonders wichtig waren für sie Fragen im Zusammenhang mit der Wirtschaftlichkeit: So konnten sie klären, ob die Pumptechnik mit sich verändernden Druckverhältnissen innerhalb der Kugel während des Pumpvorgangs zurecht kommt.

Käme die Pumptechnik damit nicht zurecht, müsste man eine Druckausgleichsleitung installieren, die im Kugelinnern für konstanten Druck sorgt. Das könnte teuer werden, da diese Leitung auf den hohen Außendruck in großen Tiefen ausgelegt werden müsste, wie IWES-Projektleiter Matthias Puchta erläutert.

Die Auswertung der Daten sei zwar noch nicht abgeschlossen, aber die Forscher können schon sagen, dass das Konzept auch ohne Druckausgleichsleitung funktioniert.

Auch die Logistik, sprich Transport und Installation der Kugel am Seegrund, hätten im Großen und Ganzen so funktioniert wie vorher geplant.

Mit den ausgewerteten Daten wollen die Wissenschaftler die entwickelten Computermodelle verbessern.

Das nächste Ziel

Die Forscher haben zudem eine weltweite detailierte Geoinformationsanalyse durchgeführt: Mögliche Standorte größerer Kugelspeicher-Parks liegen etwa vor Norwegen, Spanien, den USA oder Japan.

Bis eine erste 30-Meter-Kugel im Meer realisiert wird, kann es noch etwas dauern, Puchta schätzt rund fünf Jahre.

In einem Folgeprojekt wollen die Wissenschaftler eine größere Kugel im Meer realisieren und längerfristige Tests fahren.

 

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, so das IWES. Die Finanzierung der weiteren Entwicklung soll in Abstimmung mit industriellen Partnern und den öffentlichen Förderern aufgebracht werden.

Energiespektrum berichtete  im November über das Versenken der Kugel im Bodensee.

Mehr zum Projekt unter anderem auf der Fraunhofer-IWES-Seite und im Fraunhofer-Magazin Weiter.vorn 1/17.