Dänische Hügel-Batterie: Forscher wollen Windenergie in unterirdischen Wasserballons speichern

Mit einem Zuschuss von fast 5 Millionen dänischen Kronen (ca. 660.000 Euro) aus dem Programm zur Entwicklung und Demonstration von Energietechnologie entsteht in den nächsten Jahren eine neue „Hügel-Batterie“ für Windstrom. Die Universität Aarhus und die dänische Energiebehörde möchte zunächst eine 100 Quadratmeter große Testanlage schaffen, die überschüssige grüne Windenergie in riesigen unterirdischen Wasserballons – ähnlich einem Pumpspeicherwerk – speichert.

Im Wesentlichen nutzt die Batterie keine chemischen Reaktionen, sondern die Schwerkraft. Überschüssiger Strom hilft, Wasser in eine riesige, unterirdische Membran zu pumpen. Werden die Ventile geöffnet, drückt das Gewicht der darüber liegenden Erde dann das Wasser wieder nach oben. Wie ein Wasserballon, der im Sand vergraben und angestochen wurde.

Gigantische Hügel-Batterie speichert 230 MWh Windenergie

Prognosen der dänischen Energiebehörde zeigen, dass das dänische Stromnetz frühestens 2028 zu 100 Prozent auf erneuerbaren Energien basieren wird. Doch bereits jetzt gibt es paradoxe Situationen. Übersteigt die Energieerzeugung den Verbrauch, entstehen negative Energiepreise, weil niemand die Energie speichern kann.

„Es besteht ein enormer Bedarf an Speichertechnologien“, sagte Kenneth Sørensen, Master-Student der Universität Aarhus. Weiter sagte er: „Wir erleben schon jetzt, dass wir Energie verschenken müssen, weil wir sie noch nicht optimal speichern können“. Auch in Deutschland gibt es Tage, an denen es Geld kostet, Strom loszuwerden. Der starke Ausbau der erneuerbaren Energien verstärkt diesen Trend.

„Batterien“, die Energie in solch großem Maßstab speichern können, sind Pumpspeicherkraftwerke. Diese nutzen überschüssige Elektrizität, um Wasser aus tiefer gelegenen Gebieten in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen. Steigt der Strombedarf, läuft das Wasser wieder ins Tal und treibt Turbinen und Generatoren an.

Im Gegensatz zu Deutschland oder dem hohen Norden gibt es in Dänemark jedoch wenige Berge, geschweige den Bergseen. Aus diesem Grund planen die dänischen Forscher, das Reservoir – den Wasserballon – unter der Erde zu vergraben. Dabei sorgt das Gewicht der darüber liegenden Erde für die nötige potenzielle Energie. „Diese Technologie hat große Aussichten für ein Land wie Dänemark, wo wir nicht über die geologischen Formationen verfügen, die man in Schweden und Norwegen findet“, sagte Sørensens Forscherkollege Peter Norlyk.

Letztendlich soll die jetzige 10 x 10 Meter große Versuchsanlage zu „einer Art gigantischen topographischen Hügel-Batterie“ führen. Das endgültige Projekt zielt darauf ab, einen Ballon von 330 x 330 Metern zu schaffen. Maximal 25 Meter unter der Erde begraben erhebt sich ein bis zu 14 Meter hoher künstlicher Hügel, wenn der Ballon gefüllt ist. Jeder dieser Hügel soll auf diese Art 230 MWh speichern.

Ein kleines Puzzlestück der Energiewende

„Der entscheidende Faktor für die Effizienz des Systems ist der Energieverlust“, sagte Sørensen, denn, „wir wollen so viel Energie wie möglich im System behalten.“ Dies ist besonders interessant, da sich die Windstrom-Hügel-Batterie im Prinzip jede Nacht füllt – wenn sich Windkraftanlagen drehen und die Welt schläft – und sich dann jeden Tag leert, wenn die Energie gebraucht wird. Aber jedes Mal, wenn sich der Boden bewegt, verformt sich das System, und diese Verformungen tragen zum Energieverlust bei, so Sørensen.

Unter Berücksichtigung der täglichen Zyklen könnte die Batterie etwa 20.000 Haushalte mit Strom versorgen. Vorausgesetzt, jede Nacht weht ausreichend Wind, um die Batterie vollständig zu laden – und jeden Tag wird die Batterie vollständig geleert.

Dennoch stellt die dänische Hügel-Batterie nur einen kleinen Schritt auf dem Weg der Energiewende dar. Dänemark verbrauchte 2015 insgesamt 31,4 Milliarden kWh Strom. Würde nur die Hälfte davon mit der neuen Technik gespeichert werden, dann heben und senken sich täglich über 350 Hügel von 330 x 330 Metern in Dänemark.

Zum Vergleich: 230 MWh, die Speicherkapazität eines Hügels, erzeugt das deutsche Pumpspeicherkraftwerk Markersbach unter Volllast in unter 14 Minuten.