Speichertechnik: Ein Granitblock voller Energie

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Speichertechnik
Ein Granitblock voller Energie

Pumpspeicherkraftwerke bilden das Rückgrat der Stromnetzstabilität in Deutschland. Nun soll ein revolutionäres Projekt ihre Kapazität deutlich erhöhen.
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HEIDELBERG. Die Idee klingt fantastisch: Man hebe einen künstlichen Berg durch Wasserdruck an und nutze beim Absenken die Kraft des Wassers, um einen großen Teil der zuvor aufgewendeten Energie wiederzugewinnen – eine Art riesiger Batterie auf Wasserbasis, die man mit Hilfe von Solarzellen und Windkraft auflädt. So futuristisch diese Technik klingt, sie könnte tatsächlich schon bald Realität werden, wenn es nach dem Willen von Eduard Heindl von der Hochschule Furtwangen und seinen Kollegen geht. "In nächsten drei Jahren ließe sich bereits ein erstes Demonstrationsbeispiel konstruieren und ein kleiner Prototyp entwickeln."

Ganz generell beruht ihr System auf einem jahrzehntealten Prinzip, das schon in einigen Anlagen verwirklicht ist: dem Pumpspeicherkraftwerk. Zum Beispiel am Schluchsee im Schwarzwald steht eine dieser Anlagen, die als Regelungsmechanismus im Stromnetz dienen. Zu Zeiten, in denen sehr viel Strom erzeugt, aber wenig nachgefragt wird, pumpen sie Wasser in hoch gelegene Staubecken: Sie wandeln elektrische in potenzielle Energie um. Erreicht der Verbrauch zu anderen Zeiten Belastungsspitzen, wird das Wasser über ein Rohrsystem und Generatoren wieder abgelassen und der Strom ins Netz eingespeist. Sie produzieren keinen Überschuss an Strom, sondern verbrauchen ihn netto sogar selbst zum Teil – die Pumpspeicherkraftwerke können also nur mit Wirkungsverlusten betrieben werden. Dennoch spielen sie eine wichtige Rolle, denn sie können überschüssige Energie speichern und zu Zeiten hoher Nachfrage wieder ins Netz einspeisen.

Puffer im Stromnetz

Das Verfahren hat jedoch einige Nachteile: Es kann nur wenige Gigawattstunden Leistung speichern; außerdem stehen nur wenige geeignete Flächen in Deutschland zur Verfügung. Und diese müssen dann zusätzlich überflutet werden – ein gravierender Eingriff ins Landschaftsbild. All dies soll Heindls Idee eines hydraulischen Lageenergiespeichers überwinden und den alternativen Energiequellen Sonne und Wind zum endgültigen Durchbruch verhelfen: Sie produzieren bislang oft Stromhöchstmengen, wenn der Absatz nicht gewährleistet ist, und umgekehrt.

"In Deutschland gibt es drei Hauptregionen, in denen unsere Technologie momentan in Frage käme, weil dort Quarz als Speichergestein zu Tage tritt: der Schwarzwald, rund um Dresden, wo große Tagebaue oft im Granit-Grundgestein enden, und der Harz", erläutert der Furtwangener Technologieprofessor, der unter anderem eng mit Geologen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zusammenarbeitet. Hier ließe sich ein entsprechend großer Granitzylinder aus dem Gestein sägen, der sich hydraulisch hebt und senkt: "Das läuft natürlich nicht wie bei Laubsägearbeiten, indem man einmal rundherum fräst", weist er allzu blühende Fantasien zurück.

Zuerst werde ein Tunnel einen Kilometer tief in den Untergrund gebohrt und um den späteren Zylinder geführt: Er dient dann später auch der Wasserzufuhr. Anschließend bohren die Ingenieure von der Oberfläche her alle 20 Meter ein Loch zu diesem Tunnel. Durch diese Löcher leiten sie die Sägeseile in den Untergrund und führen sie in der benachbarten Bohrung wieder nach oben. Danach können sie dann 20 Meter breite Scheiben aus dem Gestein schneiden. Was sich aufwändig anhört, verursache in der Realität jedoch kaum Probleme, meint Heindl: "Insgesamt müssen wir 'nur' drei Quadratkilometer Gestein entnehmen, was auch bedeutet, dass bei der relativ geringen Dicke der Scheiben das Gesamtvolumen relativ klein ausfällt. Und die Technik an sich ist seit Langem etabliert." Die Löcher werden später mit Dichtungen versehen, damit das Wasser nicht gleich wieder nach oben spritzt.

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  • @@@Kernenergiefreund; zu Punkt 2:
    Die Rechnung ist korrekt, aber diesen Behälter müssen Sie 500m über der Turbine bauen, dh. Sie benötigen einen Berg. Oder wie wollen Sie sonst die Lageenergie des Wassers in Strom umwandeln? Klar, man könnte das Wasser gefrieren und dann den Eisblock statt des Granistblocks anheben. Aber dann brauchts auch wieder eine Dichtung, wegen des geringeren Druck etwas einfacher. Aber da wäre ein Pumpspeicherwerk doch einfacher.

  • Naja, der verlinkte Vortrag
    http://goo.gl/eGNyk
    versucht das Problem für ganz Europa zu lösen und geht davon aus, dass wir schon adäquate Leitungen kreuz und quer haben. Aber selbst Greenpeace geht beim Leitungsausbau alleine für Deutschland von Kosten um die 300 Mrd € aus. Dann schreibt der noch etwas von "Fossil balancing" wenn der Speicher doch mal auf null geht, das heisst, den ganzen konventionellen Kraftwerkspark müssen wir dafür auch noch betriebsbereit halten um mit 7 Tagen hinzukommen... war hier nicht nur von 2 oder 3 Tagen die Rede?
    Dass die Rechnungen komplizierter sind mag ja sein, dennoch ist die Dichte von Granit nicht soviel höher als die Dichte von Wasser... und was auch immer Sie da abgedichtet bauen müsste nur um faktor drei gößer dimensioniert auch mit wasser alleine gehen.... Nichtmal das Winterargument, zufrieren bei zu langer Kälte spricht für den Granitblock, solange weiterhin Wasser als Medium für die Kraftübertragung genommen wird....
    ich bin zur Zeit weit weg von überzeugt, dass da irgendwas rentabel betreibbares herauskommt.... Wir sollten das Geld lieber in die Transmutationsforschung und die Konstruktion von Generation iV Reaktoren stecken, da ist jedenfalls theoretisch glasklar, dass das brauchbare Lösungen im Erfolgsfall bringt....

  • Prima idee. Aber anstatt das Wasser vom bodensee zu holen könnte man es über/unter dem Granitblock lagern. Dann wäre es ein See, dessen Grund manchmal in 1 und manchmal in 1000 Meter Tiefe liegt. Das Wasser kann den Granitblock vor Frost schützen und es gibt keine Veränderung der Lanschaft.

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