Hoher Außendruck in großer Wassertiefe forderte Schlauchentwickler heraus

Strom aus Wind und Sonne erfordert Sys­teme, die die elek­trische Energie spe­ich­ern, die zu einem späteren Zeit­punkt benötigt wird. Das Fraun­hofer-Insti­tut für Winden­ergie und Energiesys­temtech­nik (IWES) aus Kas­sel hat im Novem­ber den Pro­to­typen eines Spe­ich­er­sys­tems im Bodensee, Europas größtem Trinkwasser­reser­voir, getestet. Ein Hohlkugel­spe­ich­er, der in 100 Meter Tiefe sta­tion­iert wurde, soll im Mod­el­lver­such die Mach­barkeit demon­stri­eren. Für den Test dieses neuar­ti­gen Unter­wasser­pump­spe­ich­ers hat Con­tiTech die Druck­aus­gle­ich­sleitung geliefert.

Das Prinzip des Hohlkugel­spe­ich­ers entspricht dem von herkömm­lichen Pump­spe­icherkraftwerken ¬ allerd­ings nicht auf Basis zweier Beck­en. Der neuar­tige Pump­spe­ich­er nutzt als oberes Spe­icher­reser­voir das Meer selb­st. Das untere Spe­icher­beck­en wird durch die Hohlkugel auf dem Meeres­grund gebildet. Beste­ht an Land Strombe­darf, öffnet sich ein Ven­til an der Öff­nung der Kugel. Das in die Kugel ein­strö­mende Wass­er treibt dabei eine Pump­tur­bine an, die über einen Gen­er­a­tor Strom erzeugt. Dieser wird über Anschlus­sleitun­gen zum Fes­t­land trans­portiert. Über­schüs­siger Strom, der beispiel­sweise in der Nacht entste­ht, wird genutzt, um die Betonkugel wieder leer zu pumpen. Die Schläuche, die in dem Ver­suchsmod­ell des neuar­ti­gen Kugel­spe­icherkraftwerks als Druck­aus­gle­ich­sleitung einge­set­zt wer­den, wur­den von Con­tiTech in Kor­bach entwick­elt und gefer­tigt. Durch die Leitung kann Luft in die Kugel nach­strö­men, wenn das Wass­er her­aus­gepumpt wird. Dadurch wird Unter­druck verhindert.

Hoher Außendruck

Die größte Her­aus­forderung bei der Entwick­lung des Schlauch­es bestand in der Wasser­tiefe von 100 Metern, die einem Außen­druck von etwa 10 bar entspricht. Um die Ein­satzfähigkeit des Schlauch­es unter diesen schw­eren Bedin­gun­gen zu gewährleis­ten, wurde er mit Sicher­heits­fak­tor 3 für einen Außen­druck von 30 Bar konzip­iert. Eine zusät­zliche Stahlwen­del in der Schlauch­wand ver­lei­ht ihm die notwendi­ge mech­a­nis­che Fes­tigkeit. Der Bodensee ver­sorgt rund 4,5 Mil­lio­nen Men­schen mit Trinkwass­er. Deshalb entsprechen die Schicht­en des Schlauch­es den Anforderun­gen der Trinkwasserverord­nung sowie den Richtlin­ien der amerikanis­chen Food and Drug Admin­is­tra­tion (FDA). Dadurch ist sichergestellt, dass eine Geschmacks- oder Geruchsverän­derung des Wassers aus­geschlossen ist.

Praxistest des Hohlkugelspeichers

Am 9. Novem­ber 2016 startete das Fraun­hofer IWES aus Kas­sel die erste Test­phase. Dazu wurde die 20 Ton­nen schwere Hohlkugel auf den Boden des schwäbis­chen Meeres vor Über­lin­gen versenkt. In einem vier­wöchi­gen Test kon­nten die Forsch­er die Funk­tion des Unter­wass­er-Pump­spe­icherkraftwerks erfol­gre­ich nach­weisen und testen. Als näch­sten Schritt plant das Fraun­hofer-Insti­tut einen weit­eren Ver­such mit ein­er Großan­lage ein­er Wasser­tiefe von ca. 700 Meter. Die Schwierigkeit beste­ht dabei einen geeigneten Stan­dort zu find­en, der nahe dem Fes­t­land liegt. Dies ist aus tech­nis­chen Grün­den notwendig. Weniger wichtig ist dabei die Nähe zu einem Off­shore Wind­park. Voraus­set­zung ist lediglich die Benutzung eines gemein­samen Stromnetzes.