Lageenergiespeicher: neues Konzept zur Langzeitspeicherung von Energie

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lageenergiespeicher-langzeitspeicherung-energieAufgrund des rasanten Ausbaus der Infrastruktur im Bereich erneuerbare Energien, insbesondere bei Wind- und Solarkraft, wird es immer wichtiger, große Strommengen zuverlässig speichern zu können. Um auch bei länger anhaltenden Perioden mit wenig Sonnenschein oder in Schwachwindphasen die Versorgungssicherheit aufrechterhalten zu können, müssen wesentlich größere Speicher verwendet werden, als heute verfügbar sind. Das Konzept eines Lageenergiespeichers ist eine interessante Alternative, um über einen längeren Zeitraum größere Strommengen speichern zu können. Das Grundprinzip ist einfach. Ein aus seiner natürlichen Umgebung herausgelöster Felsen in Kolbenform wird mit Wasserdruck angehoben. Bei Strombedarf wird dieser Felsenkolben wieder abgelassen, so dass über den Wasserdruck Turbinen angetrieben werden können. Die Heindl Energy GmbH mit Stammsitz in Stuttgart hat nun ein entsprechendes Konzept entwickelt und möchte ein solches Pilotprojekt bauen.

Bislang wurden als innovative Pumpspeicher bereits Bergwerksstollengigantische Gasometerriesige Wasserspeicher unter Tage von Gravity Power, ElektroloksPowertower und Bouyant – innovative hydraulische Pumpspeicher die keine Berge benötigen und überall einsetzbar sind, Kavernenspeicher der KBB Underground Technologies GmbH und viele weitere Konzepte vorgestellt. Dieser Artikel beschäftigt sich mit den Lageenergiespeicher als neues Konzept zur Langzeitspeicherung von Energie.

Der geeignete Standort muss noch gefunden werden

Die Heindl Energy GmbH hat sich zum Ziel gesetzt, einen weltweiten Einsatz dieses Großspeichers in Kombination mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien zu realisieren. Um die ersten Erfahrungen zu sammeln, soll der Bau eines Pilotprojektes weiterhelfen. Mittlerweile sind schon einige potenzielle Standorte untersucht worden. Im gesamten Jahr 2014 wurden Machbarkeitsstudien durchgeführt. Wissenschaftler und Ingenieure befassten sich mit den unterschiedlichsten Faktoren wie etwa die Bauweise, Geologie, Geophysik, die Gebirgsbeherrschung sowie dem Dichtungskonzept.

Was ist ein Lageenergiespeicher?

Mithilfe eines Lageenergiespeichers kann Strom in bisher nicht bekanntem Ausmaß über einen sehr langen Zeitraum gespeichert und bei Bedarf wieder zur Verfügung gestellt werden. Die eigentliche Arbeitsweise beruht auf einem hydraulischen Anheben eines großen Felsens. Dieser Felsenkolben muss zuvor vom Untergrund getrennt werden. Ähnlich wie bei einem Pumpspeicherkraftwerk sorgen elektrische Pumpen dafür, dass Wasser unter den Felsen gepumpt wird. Dieser wird hierdurch angehoben. Fällt die erneuerbare Stromerzeugung in schwachen Zeiten unter die gewünschte Leistungsgrenze, so wird dieses Felsenmassiv herabgesenkt. Unter hohem Druck wird dabei das Wasser wie bei einem Wasserkraftwerk durch eine Turbine geleitet. Ein angeschlossener Generator erzeugt den benötigten Strom. Nachfolgende Animation verdeutlicht das Konzept:

 Quelle: http://www.heindl-energy.com/de/presse-und-newsletter/downloads.html

Welche Faktoren sind von Bedeutung?

Die Energiespeicherkapazität hängt natürlich von der Größe und Masse des Felsenkolbens ab. Auch die Anhebehöhe spielt eine nicht unerhebliche Rolle. Mathematisch bedeutet dies, dass sich die Masse für den Felskolben, der etwa genauso hoch wie der Kolbendurchmesser ist, proportional zur dritten Potenz des Radius verhält. Die Steighöhe, um die der Kolben angehoben werden kann, ist verständlicherweise von seiner eigenen Höhe abhängig. Er kann aber nur bis zur Hälfte der Höhe angehoben werden, da er sich sonst im umliegenden Gestein verkanten würde. Die Speicherkapazität wächst aus diesem Grund mit der vierten Potenz des Radius. Die Heindl Energy GmbH macht deutlich, dass die Baukosten in etwa nur mit der zweiten Potenz wachsen würden. Anders ausgedrückt heißt dies, dass die Baukosten wesentlich langsamer wachsen als die Speicherkapazität. Aus diesem Grund werden sehr niedrige Kosten pro Kilowattstunde Speicherkapazität möglich. Dies bedeutet einen enormen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Speicherkonzepten.

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Wie soll dieser Felskolben beschaffen sein?

Der Kolben sollte mindestens einen Durchmesser von 100 m aufweisen, damit er mit den übrigen Pumpspeicherkraftwerken mithalten kann. Um den Kolben müssen die Abstände zwischen Kolben und Außenwand mithilfe von Dichtungsringen abgedichtet werden. Hierbei werden sogenannte Geomembranen verwendet, so dass kein Wasser aus dem Hubvolumen entweichen kann. Der Felskolben selbst wird mit einem besonderen Dichtungsring versehen, der gegen eine Metallfläche läuft. Die Heindl Energy GmbH hat diesbezüglich eine besondere Schirmdichtung entwickelt. Um den Bau realisieren zu können, werden Techniken aus dem Berg- und Tunnelbau verwendet. Das Landschaftsbild wird weniger beeinträchtigt, da es sich hierbei nur um das langsame Heben und Absenken eines riesigen Felskolbens handelt.

Bildquelle: © uschi dreiucker / pixelio – www.pixelio.de

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