Unterwasserspeicher als lokale Stromspeicher

Prof. Dr. Eduard Heindl Furtwangen University

Robert Werner

Zukunftswerkstatt Ferropolis, 19. Juni 2012 “Innovative Energieversorgung und –Speicherung bei

Großveranstaltungen”

Die Zutaten für den Unterwasserspeicher

Schotter • Preiswert • Überall verfügbar • Leicht zu transportieren • Stabil • Beständig • Bildet im Haufen gelagert

erhebliche Zwischenräume

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Standortbedingungen für den Unterwasserspeicher

Alle Gewässer (mit geringer Fließgeschwindigkeit) • Mindestens 30m tief • Baggerseen gut geeignet • -> Keine optische

Beeinträchtigung

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Aufbau des Unterwasserspeichers

Pumpe/Turbine

Strom-anschluss Lufteinlass

Luftrohr

Schottersack

Wasserrohr

Seegrund

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Arbeitsweise des Unterwasserspeichers

• Der Schottersack wird mit Wasser gefüllt und kontrolliert versenkt. Danach wird er mit Schotter gefüllt. Es herrscht innen und außen gleicher Druck.

• Bei Stromüberschuss wird mit der Pumpe Wasser aus dem Schottersack entzogen. Luft strömt über das Luftrohr in die Zwischenräume des Schotters.

• Bei Strommangel lässt man die Luft

mit Hilfe des enormen Wasserdrucks entweichen. Wasser fließt nach und wird über eine Turbine geleitet, die einen Generator antreibt, der Strom produziert.

• Wirkungsgrad ca. 85 %

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Speicherkapazität

Länge [m] 20 40 80 160 Breite [m] 10 20 40 80 Höhe [m] 4 8 16 32

Tiefe des Sees [m] Speicherkapazität im kWh 15 14 96 - - 30 31 227 1.535 - 45 47 358 2.581 16.184 60 63 488 3.628 24.556 75 80 619 4.674 32.927 90 96 750 5.720 41.298

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Kostenbereich

Länge [m] 20 40 80 160 Breite [m] 10 20 40 80 Höhe [m] 4 8 16 32

Tiefe des Sees [m]

Kosten in € pro kWh Speicherkapazität 5€/m³ Schotter, 20€/m² Plane

15 1.186 867 - - 30 550 367 300 - 45 358 233 179 177 60 266 170 127 117 75 211 134 99 87 90 175 111 81 69

Preise ohne Turbinen und Pumpen

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Vor- und Nachteile

Vorteile Speicher ist im Landschaftsbild

unsichtbar Vorhandene Baggerseen erfüllen

nützliche Speicheraufgabe Geringe Beeinträchtigung der

Ökologie Bei tieferen Gewässern günstiger Keine massiven

Betonkonstruktionen erforderlich Skaliert gut Völlig sicher

Nachteile • Unterwasserarbeiten erforderlich • Pumpe und Turbine liegen unter

Wasser -> Unterwasserbetrieb • Speicherkapazität durch Seetiefe

begrenzt

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Herausforderungen und Forschungsbedarf

Pumpen und Elektronik unter Wasser müssen wartungsarm konstruiert und montiert werden.

Für den Schottersack kann normale “LKW-Plane” oder ähnliches Material verwendet werden. Die Belastbarkeit der luftdichten Nähte und das Nähen an sich sind näher zu untersuchen und zu testen.

In einem nächsten Schritt sollte ein Pilotprojekt im kleinem Maßstab unter realistischen Betriebsbedingungen gebaut werden. Begleitend dazu bedürfte es eines Forschungsvorhabens.

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Kontakt

Furtwangen University Prof. Dr. Eduard Heindl Robert Gerwig Platz 1

78120 Furtwangen Germany

+49 177 2183578 hed@hs-furtwangen.de www.eduard-heindl.de

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