Windstrom aus der Erde: In Niedersachsen soll ein neuartiges Speicherkraftwerk errichtet werden - wissenschaft.de
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Windstrom aus der Erde: In Niedersachsen soll ein neuartiges Speicherkraftwerk errichtet werden

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Die unzuverlässige Energie des Windes könnte dank eines Speichersystems in Zukunft besser genutzt werden. Foto: PhotoCase.com
Stuttgarter Ingenieure entwickeln ein Speicherkraftwerk, mit dem Windenergie unterirdisch gelagert werden kann. Aus diesem Speicher kann Windstrom rund um die Uhr bei Nachfrage ins Stromnetz eingespeist werden. Damit wäre die Versorgung unabhängig von der schwankenden Stärke des Windes. Die erneuerbaren Energien könnten fossile Kraftwerke ersetzen.

Bei den großen Stromversorgern hat die Windkraft bisher keinen guten Stand. Die Stärke des Windes schwankt stark, so dass Windenergie häufig nicht zur Verfügung steht, wenn man sie braucht. Und da der Wind eher vor der Küste als in den Städten weht, ist er häufig auch nicht dort, wo man ihn haben will. Diese Kritik könnte jedoch in Zukunft verhallen: Stuttgarter Ingenieure entwickeln ein Speicherkraftwerk, das die Energie der Lüfte in der Erde bunkert. Der Strom wird erst dann ins Netz abgegeben, wenn er gebraucht wird.

„Wenn man einen solchen Speicher hat, dann benötigt man weniger fossile Kraftwerke, um Engpässe im Netz auszugleichen“, sagt Stefan Zunft. Die erneuerbaren Energien könnten damit weitaus mehr Strom liefern als gegenwärtig möglich. Der Forscher vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart tüftelt seit 2003 im Rahmen eines EU-Projektes an einem solchen Windstrom-Speicher.

Neben diesen Entwicklungsarbeiten, die wichtige Komponenten für ein solches Kraftwerk liefern sollen, will der Energiekonzern EnBW den Bau eines modernen Speicherkraftwerks mit 150 bis 400 Megawatt Leistung bald sogar in die Tat umsetzen. Damit ließe sich eine Kleinstadt mit 40.000 Einwohnern versorgen. Derzeit wird in Niedersachsen ein Standort gesucht. „Wenn alles reibungslos läuft, kann mit dem Bau in der zweiten Hälfte 2009 begonnen werden. Eine Inbetriebnahme kann dann bis Ende 2011 erfolgen“, teilt Hans Karl Mucha, Bereichsleiter Technologie- und Innovationsmanagement der EnBW in Stuttgart, mit.

Der ankommende Windstrom wird in dem Speicher in Form von Druckluft in natürliche Hohlräume unter der Erde gepresst. Bei Bedarf wird die eingesperrte Luft aus den Kammern entnommen. Sie treibt dann oberirdisch eine Turbine an und gibt den Strom wieder ins Netz ab.

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Zwar gibt es schon seit 25 Jahren Vorläufer solcher Kraftwerke. In Huntorf nahe Oldenburg brummt eines, ein anderes werkelt in den USA. „Diese älteren Modelle sind aber nicht so effizient, wie wir uns das wünschen“, macht Zunft klar. Außerdem muss Erdgas zugefeuert werden, um die Turbine am Laufen zu halten. Das frisst Energie.

Das Stuttgarter Modell soll dagegen ohne Erdgas funktionieren und mit geringeren Verlusten die Energie wieder aus der Tiefe holen. Siebzig Prozent der ursprünglich vorhandenen Windenergie soll nach der Zwischenstation unter der Erde wieder ins Netz eingespeist werden.

Dazu muss die Luft zunächst mittels Windstrom zusammengepresst werden, bis ein Druck herrscht, der etwa vierzigmal so hoch ist wie im Autoreifen. An einem passenden Verdichter für diesen Vorgang feilen die Ingenieure gerade. „Wir müssen das Rad nicht neu erfinden“, erklärt Zunft. Bestehende Anlagen aus der Industrie müssen lediglich modifiziert werden.

Beim Zusammenpressen der Luft erhitzt sich diese auf rund 600 Grad Celsius – ein Phänomen, das im Prinzip jeder kennt, der einmal mit einer Luftpumpe kräftig gepumpt hat. Diese Wärme wollen die Wissenschaftler in ihrem Kraftwerk nicht ungenutzt entweichen lassen. Dieses Novum kennzeichnet ihren Speicher, weshalb sie auch von einem „adiabatischen Speicherkraftwerk“ sprechen.

Die kostbare Hitze der Luft soll auf ein Material übertragen werden, das die Temperatur lange und ohne große Verluste hält. „Verschiedene Keramiken, Gusseisen oder Naturstein kommen dafür in Frage“, teilt Zunft mit. Während die Luft ihre gesamte Energie an den Wärmespeicher abgibt, erkaltet sie und wird dann in die Kammer gedrückt.

Wird Strom aus dem Speicherkraftwerk benötigt, nimmt der Vorgang den umgekehrten Lauf. Auf dem Weg nach oben bringt der heiße Stein die Luft wieder auf einige hundert Grad Celsius. Diese wird dann zur Stromgewinnung über eine Turbine geleitet. „Das Kraftwerk muss in der Lage sein, innerhalb von wenigen Minuten seine volle Erzeugungskapazität in das Netz einzuspeisen“, erläutert Mucha die größte Hürde dieses Schrittes.

Immerhin haben die Ingenieure beim Speichern in unterirdischen Kavernen kaum offene Fragen. Die Technik gilt als erprobt. Beispielsweise wird auch bei der Erdölförderung Luft in den Untergrund gepresst. „Da sind keine Überraschungen zu erwarten“, ist Zunft überzeugt.

„Die Auswahl möglicher Standorte ist sehr groß“, fährt er fort. In Küstennähe wird Salzgestein in mehr als 700 Metern Tiefe mit Wasser ausgeschwemmt. Die entstehenden Hohlräume bieten der Druckluft Platz. In der nördlichen Hälfte Europas könnten zahlreiche solcher Kraftwerke entstehen, die Windenergie von den Küsten in Empfang nehmen und unter der Erde lagern.

ddp/wissenschaft.de – Susanne Donner
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