Gravity Power – Unterirdische Pumpspeicher zur Speicherung von Wind- und Solarstrom

An vielen verschiedenen Fronten wird an Energiespeichern der Zukunft geforscht. Schon heute gibt es leistungsstarke Akku-Systeme, die Energie speichern können. Auch Stauseen werden hierbei berücksichtigt. In Zukunft könnte sogar Strom in Gas verwandelt werden, welches in speziellen Kraftwerken bei Bedarf in elektrischen Strom umgewandelt werden kann. Problematisch ist nach wie vor, dass Wind- und Solaranlagen den Strom produzieren können, dieser jedoch ohne vernünftige Speichersysteme nicht abgespeichert werden kann. Ziel ist es, diesen Strom in großen Mengen und für längere Zeit zu lagern. Noch fehlen praktikable Lösungen. Eine der effizientesten Methoden ist, große Mengen an Strom in Pumpspeicherkraftwerken zu speichern. Aufgrund der Größe dieser Anlagen ist dies jedoch mit massiven Eingriffen in die Natur verbunden, wie beispielsweise bei den Lageenergiespeichern der Heindl Energy GmbH.

Eine neue Art der Stromspeicherung mit Gravity Power

Das amerikanische Unternehmen Gravity Power möchte nun ganz andere Wege gehen und hat sich zum Ziel gesetzt, ausgerechnet in Deutschland, in Baden-Württemberg und Bayern, drei Anlagen zu bauen, die überschüssigen Solar- und Windstrom speichern können. Dabei haben diese Anlagen die gleiche Kapazität wie das größte Pumpspeicherwerk in Deutschland bei Goldisthal in Thüringen. Um dieses innovative Projekt realisieren zu können, hat das amerikanische Unternehmen ein gleichnamiges Tochterunternehmen im Taunus bei Hofheim gegründet.

Was zeichnet dieses System von Gravity Power aus?

Bei dieser neuen Speichertechnik wird die Schwerkraft der Erde ausgenutzt. Dabei sollen die Kosten weit unter denen aller anderen Speichersysteme liegen. Diese Vorteile wurden vom Beratungsunternehmen Babendererde Engineers in Bad Schwartau, welcher ein Spezialist für Tunnelbau ist, und dem Bauunternehmen Hochtief, welches dem spanischen Konzern ACS angehört, überprüft. Das Ergebnis fiel positiv aus, so dass sich Hochtief bereit erklärt hat, zusammen mit Gravity Power einen solchen Speicher zu realisieren. Ebenso hat sich die österreichische Andritz-Group als Spezialist für Wasserkraftwerke als Kooperationspartner gemeldet.

Um was handelt es sich nun bei der Lösung von Gravity Power?

Gravity Power stellt einen riesigen Wasserspeicher unter Tage dar. Zunächst wird für den Betrieb einer solchen Anlage ein Schacht mit einem Durchmesser zwischen 30 und 80 m benötigt. Dieser muss eine Tiefe von 500 bis 1.000 m erreichen und mit Stahlbeton ausgekleidet werden. Im Schacht wird ein passgenauer Kolben installiert, der so hoch ist wie die Hälfte der Schachttiefe. Der Kolben kann aus blankem Fels oder aus einer Stahlbetonhülle, welche mit Eisenerz oder Bruchsteinen bestückt ist, bestehen. Jedenfalls muss er das nötige Gewicht aufweisen. Die Wirkungsweise ist einfach genial.

Überschüssiger Strom aus Wind- und Solaranlagen wird genutzt, um Wasser über Pumpen in den Schacht zu drücken. Auf diese Weise steigt der schwere Kolben nach oben, bis er an die Erdoberfläche kommt. Anschließend wird das Einlassventil geschlossen. Sollte zusätzlicher Strom im Stromnetze benötigt werden, wird das Ventil wieder geöffnet. Dabei presst der schwere Kolben das Wasser wieder aus dem Schacht heraus. Es wird durch eine Turbine getrieben, die letztlich mit einem Generator für die Stromerzeugung gekoppelt ist. Die Anlage soll in Baden-Württemberg in der Region Neckar-Alb gebaut werden. Ein Speicher soll in Bad Urach stehen. Der Untergrund ist dort bestens geeignet, so dass im Rahmen eines aufgegebenen Geothermieprojekts bereits Probebohrungen bis in eine Tiefe von 4.000 m erfolgreich durchgeführt werden konnten.

Die Idee basiert auf einer Entwicklung des Bau-Innovationsbüros Bochum, welche diese Technologie überirdisch, nach dem Prinzip der alten Gasometer, entwickelt. Aktuelle Projekte sollen auch stillgelegte Bergwerksstollen als Pumpspeicher nutzen, insbesondere an der Ruhr und im Harz.

Zunächst soll eine Demonstration- und Testanlage gebaut werden

Die Gravity-Power-Entwickler möchten zunächst eine Demonstration- und Testanlage errichten, welche eine Leistung von bescheidenen 2 MW erreichen soll. Für diesen Testbetrieb reicht ein Schacht mit einer Tiefe von ungefähr 175 m bei einem Durchmesser von 8 m. Das größte Problem ist, dass zwischen Schachtwand und Kolben kein Wasser durchdringen kann, da diese ansonsten einfach auf dem Boden sinken würde. Für eine Anlage mit 300 MW würde der Kolben 300 Mal so viel wiegen wie der französische Eiffelturm. Ebenso beeindruckend sind die 1,6 Millionen m³ Wasser, die für eine solche Anlage ein- und aus gepresst werden müssen. Immerhin liefert ein solcher Speicher bis zu 8 Stunden Strom und erreicht dabei einen Wirkungsgrad von 80%. Im Gegensatz zu herkömmlichen Pumpspeichern würde die komplette Anlage unsichtbar unter der Erde stehen.

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