Unterwasserballons als Energiespeicher

Die Energiewende hat ein großes Problem: Die Speicherung der mitunter unstet erzeugten Energie aus Wind- und Solarkraftwerken. Denn nur, wenn die Ökostrom-Überschüsse effizient gespeichert werden können, lässt sich eine komplett regenerative Stromversorgung aufbauen, bei der wir im Fall einer Windflaute nicht plötzlich im Dunklen sitzen.

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Aus diesem Grund arbeiten Forscher weltweit an innovativen Speicherlösungen, die gleichermaßen effizient wie umweltschonend sein sollen. Ein kanadisches Unternehmen testet aktuell Unterwasserballons als riesige Energiespeicher.

Die Kräfte der Natur doppelt nutzen

Mit jedem Meter, den ein Mensch tiefer in ein Gewässer hinabtaucht, nimmt der auf seinem Körper lastende Druck linear um 0,1 Bar zu. Dieser Umstand, der das Tauchen in großen Tiefen für den Menschen lebensgefährlich macht, könnte ein Segen für die Energiewende sein. Ursächlich ist eine Entwicklung des Unternehmens Hydrostor. Die Kanadier haben auf Basis von Bergungsballons, die ansonsten zum Heben versunkener Schiffe verwendet werden, ein System entwickelt, das mit Hilfe des Wasserdrucks als Speicherkraftwerk fungiert.
Geht es nach den Kanadiern, soll akut überflüssiger Ökostrom zukünftig dafür genutzt werden, über einen Kompressor Druckluft in Ballons zu füllen. Diese befinden sich tief unter der Wasseroberfläche, wo ein möglichst hoher Druck auf den am Grund verankerten Ballons lastet. Besteht hingegen an bedeckten und windarmen Tagen bzw. nachts ein hoher Strombedarf, können Ventile geöffnet werden, sodass die in Form von Druckluft gespeicherte Energie entweichen kann. Diese gelangt über Rohrleitungen in eine Turbine, wo sie verstromt wird. Und das nur mit Hilfe des Wasserdrucks.

Welche Vorteile bietet das System?

Auf den ersten Blick kommt das Funktionsprinzip dieser Ballons einem herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerk sehr nahe. Gegenüber einem solchen Großbauprojekt bietet es allerdings einige Vorteile. Zunächst einmal die Kosten: Denn während für ein großes Pumpspeicherkraftwerk neben dem Turbinengebäude meist auch gleich zwei Staumauern errichtet werden müssen, sind belastbare Druckluftballons inklusive Kompressorstation und den Verankerungen deutlich günstiger zu errichten. Hydrostor beziffert die Kosten für eine solche Anlage derzeit auf nur gut die Hälfte der Summe, die für die derzeit leistungsfähigste Großbatterie mit gleicher Speicherleistung anfällt.
Hinzu kommt natürlich der deutlich geringere Einfluss auf die umgebenden Ökosysteme. Zwar können auch Staumauern dafür sorgen, dass neue Ökosysteme in Form von artenreichen Seen entstehen, jedoch bedeuten Sie auch immer einen Eingriff in bereits intakte Ökosysteme. Gerade in Deutschland sind solche Druckluftspeicher vielversprechend, zumal es hierzulande anders als in Norwegen oder Island an geeigneten Tälern für den Bau von Speicherseen mangelt.

Unterwasserballons sind skalierbar und flexibel einsetzbar

Ferner lösen die Unterwasserballons ein weiteres dringendes Problem, das mit der Offshore-Winderzeugung verbunden ist. Hier fehlt es aktuell nämlich an Zwischenspeichermöglichkeiten auf dem Meer. Würden große Windparks künftig mit solchen Speichersystemen ausgestattet, ließe sich die Energie gleich vor Ort konservieren und im Bedarfsfall zum Festland leiten. Zudem sei das System laut den Kanadiern sehr gut skalierbar.
Das bedeutet nichts anderes, als dass es kostengünstig auch in größerem Maßstab eingesetzt werden kann. Immerhin sorgt der extreme Wasserdruck in der Tiefe dafür, dass viel Luft und damit Energie auf sehr geringem Raum konzentriert werden kann. Auch sinken so die Bauanforderungen an die einzelnen Speicherbehälter, was diese günstiger macht als etwa oberirdisch eingesetzte Druckbehälter.
Unter dem Strich erstreckt sich das Einsatzgebiet damit auf jedes tiefere Gewässer in Deutschland, das einen angemessenen Wasserdruck erzeugt. Und so kann das System nahezu überall dort im Land zum Einsatz kommen, wo Wind- oder Solarenergie gewonnen werden und dementsprechend Speicherbedarf besteht. Ganz gleich, ob rund um die tiefen Vulkanmaare in der Eifel, an der Nordseeküste oder den Seen im bayerischen Voralpenland.

Ist der Einsatz von Unterwasserballons realistisch?

Auf Basis der grundlegenden Theorie, der Kosten, der zahlreichen Umweltvorteile und erster Tests ist der flächendeckende Einsatz in Zukunft realistisch. Ob es tatsächlich dazu kommt, hängt jedoch vom praktischen Wirkungsgrad ab, der unter anderem durch die Nutzung der Pilotanlagen am Lake Ontario ergründet werden soll. Immerhin ist die dort installierte Anlage mit einer Kapazität von 660 Kilowattstunden ausgestattet, was ausreicht, um etwas mehr als 200 bis 300 Haushalte einen Tag lang mit Strom zu versorgen.
Eine entscheidende Frage ist hier die Höhe der Umwandlungsverluste von Strom zu Druckluft und zurück von Druckluft zu Strom. Um diese Verluste zu reduzieren, befinden sich bereits Wärmetauscher im Einsatz, die die im Rahmen der Kompression anfallende Wärme nutzbar machen. Endgültige Ergebnisse kann jedoch nur ein Langzeittest hervorbringen.