Strom auf Halde

Pumpspeicherkraftwerke sind die bisher einzige wirtschaftliche Technik, Strom im großen Maßstab zwischenzulagern. Doch in Mitteleuropa gibt es kaum noch Flächen für neue Anlagen. Forscher entwickeln teils gigantomanische, teils verblüffend einfache Ideen für weitere Speicherkapazitäten.

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Von
  • Gregor Honsel
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Pumpspeicherkraftwerke sind die bisher einzige wirtschaftliche Technik, Strom im großen Maßstab zwischenzulagern. Doch in Mitteleuropa gibt es kaum noch Flächen für neue Anlagen. Forscher entwickeln teils gigantomanische, teils verblüffend einfache Ideen für weitere Speicherkapazitäten.

Tepuis zählen zu den größten Naturwundern der Erde. Die in Venezuela vorkommenden Tafelberge ragen bis zu 3000 Meter steil in die Höhe und beherbergen auf ihren Gipfeln eine einzigartige Natur. Eduard Heindl, Professor für Wirtschaftsinformatik an der Hochschule Furtwangen, will in Deutschland künstliche, 500 Meter hohe Tepuis bauen. Die Granitzylinder sollen sich auf einer unterirdischen Wassersäule mit einem Millimeter pro Sekunde auf und ab bewegen können – hinauf mit elektrischen Pumpen, hinab durch die potenzielle Energie ihrer schieren Masse.

Heindls schwimmende Berge klingen nach einer spinnerten Idee, doch sie nehmen ein sehr reales Problem in Angriff: die Speicherung von Strom. Denn Photovoltaik und Windkraft speisen ihren Strom nur unregelmäßig ins Netz ein. Um eine zuverlässige Energieversorgung zu ermöglichen, braucht man Zwischenspeicher für den Ökostrom. Die Schätzungen, wie viel Speicherkapazität in den nächsten Jahrzehnten europaweit zugebaut werden muss, reichen von 15 bis 480 Terawattstunden. Speicherformen wie Wasserstoff, Druckluft oder Batterien sind noch unausgereift, bieten zu wenig Kapazität oder sind zu teuer. Im großen Maßstab arbeiten heute nur Pumpspeicherkraftwerke zuverlässig und wirtschaftlich. Wenn es ein Überangebot an Strom gibt, pumpen Elektromotoren Wasser in ein hochgelegenes Becken. Bei erhöhter Stromnachfrage wird das Wasser in ein niedrigeres Bassin abgelassen und treibt dabei Turbinen an. Der Wirkungsgrad beträgt rund 80 Prozent, die Investitionskosten liegen bei etwa 70 Euro pro Kilowattstunde.

Allerdings gibt es in Mitteleuropa kaum noch neue Standorte für Pumpspeicherkraftwerke, denn dafür müssen Täler überflutet und Wälder abgeholzt werden. Am Schluchsee im Schwarzwald wird gerade ein neues, 1400 Megawatt leistendes Kraftwerk mit 13 GWh Kapazität gebaut, für das eine 76 Meter hohe Staumauer errichtet werden muss. Das Projekt ist bei der Bevölkerung vor Ort umstritten. Deshalb suchen Fachleute nach Wegen, Pumpspeicher auch ohne große Eingriffe in die Natur bauen zu können.

Der spektakulärste Vorschlag ist dabei Heindls gigantischer Granitkolben. Um Energie zu speichern, pressen Pumpen Wasser mit bis zu 200 Bar unter die Felssäule und drücken sie nach oben. Wird Strom benötigt, wird das Wasser abgelassen und treibt dabei eine Turbine an. Skeptische Fragen weiß Heindl routiniert zu kontern. Wo zum Beispiel ist der Vorteil gegenüber herkömmlichen Wasserspeichern? Der Granitzylinder, entgegnet Heindl, könne durch seine Höhe auf einer kleineren Fläche mehr Energie speichern. Und wie soll der bewegliche Berg hergestellt werden? Heindl zeigt auf eine Zeichnung: Ein ringförmiger Tunnel tief im Untergrund ist dort skizziert.

Er ist über Bohrungen mit der Oberfläche verbunden. Über diese Bohrungen sollen Seilsägen ein rundes Segment aus dem Gestein ausschneiden. "Die Technik dafür ist bereits vorhanden – in brasilianischen Granit-Steinbrüchen wird damit beispielsweise gearbeitet", sagt Heindl. Ein Speicher mit einem Kilometer Durchmesser könnte laut Heindl 1700 Gigawattstunden (GWh) aufnehmen – so viel, wie in ganz Deutschland an einem Tag produziert wird, und mehr als die vierzigfache Kapazität aller hierzulande installierten Pumpspeicherkraftwerke.

Dass Heindl gern mit so großen Zahlen hantiert, hat einen einfachen Grund: Die Kosten für das Aussägen des Bergs wachsen seinen Berechnungen zufolge mit der zweiten Potenz zum Radius, die Speicherkapazität aber mit der vierten Potenz. "Schon ab einem Radius von hundert Metern ist der Granitspeicher preiswerter als ein Pumpspeicherkraftwerk", sagt Heindl. Um aber nicht zu viele neue Stromtrassen bauen zu müssen, hält Heindl es für sinnvoller, statt eines zentralen Speichers mit einem Kilometer Durchmesser drei bis fünf kleinere Anlagen über das ganze Land zu verteilen.