Powertower: Hydraulische Stromspeicher

Powertower und Bouyant – innovative hydraulische Pumpspeicher die keine Berge benötigen und überall einsetzbar sind, insbesondere an Küsten und Offshore Windparks.

Der fortschreitende Ausbau von regenerativen Energien wird durch den Ausstieg aus der Atomkraft in Deutschland verstärkt. Solar- und Windkraftwerke werden jedoch als volatile Energielieferanten bezeichnet, so dass ein hoher Bedarf an Energiespeichern besteht, um mögliche Netzschwankungen auszugleichen und eine weitgehend autarke Stromproduktion zu gewährleisten. Zu den effizientesten Technologien, die elektrischen Strom speichern können, gehören die Pumpspeicherwerke. Leider liegen diese Speicherwerke vornehmlich in den Bergregionen, so dass zum Beispiel der Strom von Windkraftwerken in Küstengebieten über weite Strecken transportiert werden müsste. Oder es bedarf massiver Eingriffe in die NAtur, wie beispielsweise bei den Lageenergiespeichern der Heindl Energy GmbH. Um mögliche Netzverluste durch lange Transportwege zu vermeiden, bietet der Powertower als hydraulische Energiespeicher eine ideale Lösung.

Der Ökostrom-Speicher vom Innsbrucker Professor Markus Aufleger

Bisher gibt es zwei Prototypen vom sogenannten Powertower Speicher. Das erste Modell besteht aus einem 2,2 m hohen Plexiglaszylinder, der einen Durchmesser von etwas mehr als einen halben Meter besitzt. Die Funktionsweise ist relativ einfach. Wird im Stromnetz ein zusätzlicher Bedarf festgestellt, wird durch einen Turbogenerator, der für die Stromgewinnung zuständig ist, das Wasser aus dem unteren Bereich in den oberen befördert. Ein schwerer Deckel mit einem Gewicht von 1 t sorgt hierbei für den nötigen Druck. Sollte ein Überangebot an Strom entstehen, kehrt sich der Weg des Wassers um. Das Wasser, welches oben schwimmt, wird nach unten gepresst, so dass sich der Deckel anhebt.

Anders ausgedrückt: In einem mit Wasser gefüllten Zylinder wird eine schwere Auflastkonstruktion mit einer Pumpe vertikal bewegt. Durch einen schweren Deckel wird eine konstante Druckerhöhung im darunter befindlichen Speichervolumen erreicht. Bei einer Energiespeicherung wird das Wasser aus dem oberen Teil in das untere Reservoir gepumpt, so dass die auf Lastkonstruktion (Deckel) nach oben steigt. Hierbei nimmt der Energiegehalt zu. Durch einen Richtungswechsel wird die Energie wieder freigesetzt. Indem der schwere Deckel nach unten sinkt, wird die Stromturbine angetrieben. Im Jahr 2013 wurde das nächstgrößere Modell fertig gestellt. Es besitzt eine Höhe von 6 m und einen Durchmesser von 2,3 m. Mit diesem System lassen sich 0,2 kWh speichern. Als Deckel wird ein 42 t schwerer Beton-Kolben verwendet.

Der Powertower ist für Windstrom vom Meer geeignet

Geplant ist ein 30 m hoher Zylinder aus Beton, der rund 30 kWh leisten soll. Hierfür muss der Kolben immerhin ein Gewicht von 1.100 t besitzen. Dieses Speichersystem kann im Bruchteil einer Sekunde auf eine mögliche Nachfrage im Stromnetz reagieren. Auf diese Weise ist dieser hydraulische Stromspeicher die ideale Lösung für Wind- und Solaranlagen. Dabei spielt es auch keine Rolle, ob diese Anlagen an der Küste stehen. Aktuell werden die Speicherkosten je Kilowattstunde mit ungefähr zehn Cent beziffert. Dabei liegen die Investitionskosten zwischen 1.000 und 2.000 € pro Kilowattstunde. Die Kosten liegen dabei weit unter denen eines Kohlekraftwerks. Interessante Studien haben ergeben, dass überschüssiger Strom von Solaranlagen oder Windkraftanlagen, welcher im Powertower abgespeichert wird, sogar mit fossilen Kraftwerken mithalten könnte. Eine Grundvoraussetzung wäre jedoch, dass die Kosten für den CO2-Ausstoß in den nächsten Jahren steigen.

Weitere Ausblicke für hydraulische Energiespeicher – Bouyant Energy

Markus Aufleger entwickelt momentan auch einen zweiten Speichertyp, der sich Buoyant Energy nennt. Hierbei handelt es sich um einen schwimmenden, hydraulischen Energiespeicher, der für die Pufferung von Strom von Windparks auf dem Meer geeignet ist. Es handelt sich hierbei um eine schwimmende Wanne aus Stahlblech oder Beton, die ebenfalls Wasser als Speichermedium nutzt. Bei einem möglichen Strommangel wird ein Ventil an der Unterseite der Konstruktion geöffnet und das Eigengewicht drückt die Wanne ins Wasser. Der Speicher füllt sich und produziert über einen Generator Strom. Der überschüssige Strom wird dann genutzt, um das Wasser wieder aus der Wanne zu pumpen, um diese aus dem Wasser anheben zu können. Aufleger ergänzt, dass ein solches System sich sehr gut mit den installierten Windparks vor Ort realisieren lässt.

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