Ein Wasserkraftwerk in einem Turm

Wie lässt sich Energie dort speichern, wo sie erzeugt wird? Eine neue Lösung könnte aus Innsbruck kommen: Dort haben Wissenschaftler den sogenannten Powertower entwickelt.

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Deutschland vollzieht gerade die Wende weg von Atomkraftwerken hin zu Wind- und Solarenergie und hat dort bereits gewaltige Fortschritte gemacht. Problem bleibt allerdings die Speicherung des Stroms, der zu wind- und sonnenreichen Zeiten produziert wurde, für Nacht und Windstille. Eine bahnbrechende Lösung könnte vom Arbeitsbereich Wasserbau der Uni Innsbruck kommen. Dort arbeitet man bereits seit 2011 am sogenannten Powertower.

Bislang galten für das Problem der Speicherung Stauseen in den Bergen als Nonplusultra. Dort wird bei Stromüberschuss Wasser von einem tiefer in einen höher gelegenen Speicher gepumpt. Bei Bedarf wird das Wasser wieder in den tieferen Speicher abgelassen und treibt auf der dazwischen liegenden Gefällestrecke Turbinen an. Bislang waren diese Pumpspeicherkraftwerke neben den klassischen alpinen Speicherkraftwerken der traditionelle Lieferant für Spitzenstrom, der bei besonders hohem Bedarf, meist um die Mittagszeit, gebraucht wurde.

Weil inzwischen gerade um diese Zeit oft sehr viel Strom aus Sonne und Wind zu Verfügung steht, sind derzeit die Strompreise im Keller. Viele Gesellschaften scheuen sich daher vor dem Bau neuer Pumpspeicherkraftwerke. Hinzu kommt, dass geplante Bauvorhaben teils auf großen Widerstand in der Bevölkerung stoßen.

 

Mini-Pumpspeicher vor Ort

Markus Aufleger vom Institut für Infrastruktur der Uni Innsbruck leitet den Arbeitsbereich Wasserbau. Mit seiner Forschungsgruppe hat er vor einigen Jahren die Idee geboren, Mini-„Pumpspeicher“ direkt dorthin zu bringen, wo Wind- und Solarenergie generiert wird. Bislang wurden, unter anderem unterstützt vom Klimafonds von Technologie- und Lebensministerium, zwei Modelle entwickelt: der Powertower und Bouyant Energy, was soviel bedeutet wie „schwimmende Energie“. Der Powertower soll auf dem Land, Buoyant Energy bei Windparks im Meer eingesetzt werden.

Die Funktionsweise beider Modelle ist denkbar einfach. Der Powertower ist ein Turm oder Schacht, in dem ein großes, in vertikaler Richtung bewegbares Gewicht liegt. Ist überschüssiger Strom vorhanden, wird Wasser aus dem Raum über dem Gewicht nach unten gepumpt. Wird Strom benötigt, so sinkt das Gewicht, und das Wasser strömt zurück.

Dabei kann sich die Turbine, die Strom erzeugt, außerhalb des Turmes befinden, oder sogar im Gewicht, das sich nach unten bewegt. Aufleger beschreibt den Turm als „hydraulische Batterie, die geladen ist, wenn das Gewicht sich ganz oben befindet, und entladen ist, wenn es sich ganz unten befindet“.

Buoyant Energy funktioniert noch einfacher. Dort schwimmt ein großer, schwerer Hohlkörper im Wasser. Wird Strom benötigt, wird er geflutet. Das Wasser dringt von außen unter Druck ein und treibt eine Turbine an. Ist überschüssiger Strom vorhanden, wird das Wasser wieder aus dem Hohlkörper gepumpt. Beide Modelle haben zwar relativ hohe Errichtungskosten, sind aber günstig im Betrieb und praktisch unverwüstlich.

 

In der Praxis erprobt

Während sich das zweite Modell noch in der Anfangsphase befindet, hat man den Powertower bereits in kleinem Maßstab praktisch erprobt. Im Hof der Technik befindet sich ein sechs Meter hoher Turm mit 2,3 Metern Durchmesser, an dem man bereits die nötigen Versuche angestellt hat, um die Durchführbarkeit der Idee zu beweisen. Der Wirkungsgrad des Powertower liegt bei mindestens 80 Prozent. Es gehen also weniger als 20 Prozent der Energie verloren. Bei Buoyant Energy ist dieser noch höher, ist Aufleger überzeugt: „Denn dort haben wir ja keine Reibung, wie beim Gewicht und der Innenwand des Zylinders.“

An der Funktionalität des Powertowers und von Buoyant Energy besteht somit kein Zweifel. Unklar ist noch, ob der Bau wirtschaftlich sinnvoll ist. Das hängt allerdings von Faktoren ab, die von den Innsbrucker Wissenschaftlern nicht beeinflusst werden können. Dazu müssen einerseits komplizierte wirtschaftliche Berechnungen angestellt werden. Und zum anderen Teil liegt es schlicht an der Politik. „Unser Hauptexportmarkt wäre Deutschland. Und es hängt von der Politik in Berlin ab, welcher Strommarkt kommen wird. Daher ist es heute völlig unmöglich, Erlöse vorherzusagen“, sagt Aufleger.

Doch so weit sind die Techniker ohnedies noch nicht. Ein Powertower mit einer halbwegs brauchbaren Leistung muss nämlich an die 100 Meter hoch sein und einen Durchmesser von mindestens zehn Metern haben. Und davon ist man mit dem Türmchen noch weit entfernt. Nächster Schritt wäre also, einen 20 oder 30 Meter hohen Zylinder bauen zu lassen. Doch der kostet leider viel Geld, wie erste Kostenvoranschläge zeigten.

 

Großer Turm geplant

Daher hat man inzwischen ein Ansuchen um eine nationale und eine EU-Förderung gestellt. „Ich hoffe jedenfalls, dass wir 2015/16 den nächst größeren Turm auf die Reihe bekommen“, so Aufleger. Und schließlich bis 2020 einen Prototypen von 100 Metern. Doch der wird dann eine echte bauliche Herausforderung. Schließlich muss der Zylinder „stabil, dicht und formhaltig“ sein. Vermutlich wird er zu einem guten Teil in der Erde versenkt werden müssen. Mehrere solche Türme nebeneinander – sogenannte Cluster – sollen dann zwischen zehn und 25 MWh Strom liefern.

Bei der Off-Shore-Version Buoyant Energy stockt die Arbeit inzwischen etwas. Zwar haben die Wasserbauer mit Partneruniversitäten und Firmen in halb Europa gemeinsam einen Förderantrag für das EU-Programm Horizon 2020 gestellt. Leider landete dieser aber auf der Warteliste. Aufleger: „Das hat uns zwar zu einem tollen Netzwerk verholfen, das vom Anlagenbauer Andritz bis zur Uni Edinburgh reicht. Aber dass wir Geld aus dem Programm bekommen, da besteht nur mehr eine fiktive Chance.“ Da heißt es also, andere Geldquellen anzuzapfen, um die Tauglichkeit auch dieses Modells unter Beweis zu stellen.

Siehe auch:http:diepresse.com/energie

LEXIKON

Der Wirkungsgrad bezeichnet das Verhältnis von eingesetzter zu gewonnener Energie, der sogenannten Nutzenergie. Die Nutzenergie kann nie höher als die eingesetzte Energie sein. Andernfalls würde es sich um ein Perpetuum mobile handeln.

Eine Megawattstunde(MWh) sind 1000 Kilowattstunden (KWh), und das sind wiederum 1.000.000 Wattstunden. Eine Wattstunde ist eine Maßeinheit für Arbeit beziehungsweise Energie. Sie entspricht dem, was eine Maschine mit einer Leistung von einem Watt in einer Stunde abgibt.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 27.12.2014)

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