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Energiewende
Nachrichten zur Energiewende

20. Juni 2011

Energiewende: Strom aus der Batterie im Meer

 Von Jakob Schlandt
Das von der Voith Siemens Tochter Wavegen betriebene Wellenkraftwerk Limpet auf der schottischen Insel Islay. Foto: obs

Physiker Horst Schmidt-Böcking entwickelt Tiefsee-Energiespeicher. Für die globale Energiewende könnten riesige Hohlkugeln ein Meilenstein werden.

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Frankfurt –  

Horst Schmidt-Böcking hat eine Erfindung gemacht, die für eine umweltschonende Energieerzeugung überragende Bedeutung gewinnen könnte. „Sie ist nur so einfach“, sagt der Frankfurter Physik-Professor, „dass noch niemand draufgekommen ist.“ Die Idee: Riesige, hohle Kugel-Speicher auf dem Meeresboden sollen den enormen Druck in den Tiefen des Ozeans nutzen, um große Strom-Mengen jederzeit speichern und wieder abrufen zu können. Deutsche Großkonzerne interessieren sich bereits für die Pläne und wollen sie möglichst schnell umsetzen.

Für die globale Energiewende – weg von der klimaschädlichen Stromproduktion, weg vom Atom – könnten die Hohlkugeln ein Meilenstein werden. Und ein hochprofitables Geschäftsmodell wäre es auch. Denn die Erzeugung von grünem Strom durch Wind- und Solarkraft ist bereits fast zu konkurrenzfähigen Preisen möglich. Jedoch schwankt die Produktion stark und bislang gibt es kaum Speichermöglichkeiten.

In Deutschland zum Beispiel kann nur ein Promille-Anteil der jährlich benötigten Strom-Menge in den vorhandenen Anlagen gespeichert werden. Gäbe es eine bezahlbare Möglichkeit, große Strom-Kontingente zwischenzulagern, wäre das ein Durchbruch.

Eine riesige Betonkugel

Eine Erfindung, die dieses Problem lösen könnte, haben vor wenigen Wochen Schmidt-Böcking und sein Kollege Gerhard Luther aus Saarbrücken angemeldet. Wie funktioniert der Tiefsee-Energiespeicher? „Eine riesige, hochstabile Betonkugel, die innen hohl ist, wird auf den Meeresboden herabgelassen“, erklärt Schmidt-Böcking. „Je tiefer das Meer, desto höher der Druck und desto höher die speicherbare Energiemenge.“

In die äußere Hülle sind Turbinen eingebaut, die durch ein langes Stromkabel mit der Oberfläche verbunden sind. Wird Elektrizität benötigt, lässt man Wasser in die Kugel strömen. Durch den Druckunterschied zwischen dem Meer und dem Inneren der leeren Kugel wird das Wasser mit hoher Wucht durch die Turbinen gedrückt, die dadurch große Strommengen gewinnen können. Soll Energie eingespeichert werden, werden die Turbinen zu Pumpen, die das Wasser aus der Kugel herausdrücken. Pumpturbinen gibt es schon.

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„Das Prinzip ist bei Pumpspeicherkraftwerken gut erprobt“, sagt Schmidt-Böcking. Der Wirkungsgrad der modernsten Anlagen liegt bei gut 80 Prozent. Das ist der Anteil des Stroms, der nach der Speicherung wiedergewonnen werden kann.

Und was ist mit den Kugeln? Halten sie den enormen Druck aus, der droht, sie zu zerquetschen, wenn sie leergepumpt sind? Für Schmidt-Böcking ist das nur eine Frage der Dicke des Stahlbetons. Bei einer Kugel mit einem Innendurchmesser von 50 Metern müssten sie etwa sechs Meter dick sein, so Schmidt-Böcking, der eine erste Abschätzung vorgenommen hat. Auch die Wartung der Anlagen, die auf dem Meer schwimmend zusammengebaut würden, sei kein Problem. Man könne das Gewicht so austarieren, dass die Kugeln von allein auftauchen, wenn sie komplett leergepumpt seien.

Im Normalbetrieb würde immer eine geringe Menge Wasser darin belassen, die sie ausreichend schwer mache, um auf dem Meeresboden liegen zu bleiben. Für den Notfall – etwa den Ausfall der Turbinen am Meeresboden – müssten die Kugeln mit einem aufblasbaren Gürtel ausgestattet werden. Auch andere Probleme sind noch zu lösen: Zum Beispiel dürfen keine Fremdkörper wie zum Beispiel Muscheln in die Turbinen gelangen. Dafür braucht es Netze. Und vermutlich müssen mehrere Turbinen hintereinandergeschaltet werden, um dem Druck standzuhalten. „Das lässt sich aber wohl alles lösen“, sagt der Professor.

Das von der Voith Siemens Tochter Wavegen betriebene Wellenkraftwerk Limpet auf der schottischen Insel Islay.
Das von der Voith Siemens Tochter Wavegen betriebene Wellenkraftwerk Limpet auf der schottischen Insel Islay.
Foto: obs

Leistung mehrerer Atomkraftwerke

Die Potenziale der Technik sind groß. Schon eine 50-Meter-Kugel – die tatsächlich wohl eher leicht eiförmig konstruiert werden soll – in 2000 Meter Tiefe könnte über mehrere Stunden soviel Strom einlagern oder produzieren wie dutzende großer Windräder. Die Turbinen würden etwa 100 Megawatt leisten – genug, um mehr als 200.000 Haushalte mit Strom zu versorgen.

Wirklich interessant, so Schmidt-Böcking, werden die Kugeln bei einem Durchmesser von rund 200 Metern. Dann stünde die Leistung mehrerer Kernkraftwerke über viele Stunden bereit. Standorte gäbe es genug: Die Nordsee ist zwischen Dänemark und Norwegen mehr als 700 Meter tief. Im Mittelmeer und im Atlantik werden an vielen Stellen schnell Tiefen von mehr als 2000 Metern erreicht.

        

Horst Schmidt-Böcking, Professor am Institut für Kernphysik der Uni Frankfurt.
Horst Schmidt-Böcking, Professor am Institut für Kernphysik der Uni Frankfurt.
Foto: dpa

Die Idee ist erst wenige Monate alt. Schmidt-Böcking, der Jahrgang 1939 ist, aber immer noch an der Universität aktiv, berichtet, dass ihm wenige Wochen vor der Fukushima-Katastrophe der Einfall gekommen sei. Schon jetzt haben sich Partner gefunden, die die Idee umsetzen wollen: Das Fraunhofer Iwes-Institut, der Turbinenhersteller Voith Hydro, an dem Siemens beteiligt ist, und der Baukonzern Hochtief, der die Konstruktion der Hohlkugel übernehmen will. In drei Jahren, berichtet Schmidt-Böcking, soll laut ersten Plänen der Konzerne und des Instituts eine Probe-Anlage vor Norwegen in Betrieb gehen. Auch große Energiekonzerne hätten bereits Interesse angemeldet. Das sei ein gutes Ergebnis nach wenigen Monaten, findet Schmidt-Böcking.

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