Deutschland und USA investieren Millionen in Unterwasser-Energiespeicherung mit 3D-Druck
In einer Zeit, in der der Klimawandel zu einer zunehmenden Bedrohung für unseren Planeten wird, ist es von entscheidender Bedeutung, nachhaltige Energiequellen und -technologien zu nutzen. Das Projekt Stored Energy in the Sea (StEnSea) wurde 2012 aus diesem Grund entwickelt. Das vom deutschen Fraunhofer-Institut konzipierte und von Sperra und PLEUGER unterstützte Projekt zielt darauf ab, die Langzeit-Energiespeicherung zu revolutionieren, indem die Prinzipien der Pumpspeicherung von Wasserkraft für Unterwasserumgebungen angepasst werden. Die Technologie nutzt vor allem den 3D-Druck.
Das Projekt ermöglicht einen einzigartigen Ansatz zur Energiespeicherung, indem es hohle, 3D-gedruckte Betonkugeln in 600 bis 800 Metern Tiefe auf den Meeresboden setzt. Diese Kugeln sind anpassungsfähig. Wenn der Strombedarf gering ist, werden die Kugeln mithilfe der Tauchpumpen von PLEUGER geleert, um potentielle Energie zu speichern. Wenn der Strombedarf am höchsten ist, kann das Wasser in die Kugeln zurückfließen und die Pumpen in Turbinen verwandeln, die Strom erzeugen.
Bild: Sperra.com
Die Methode hat eine ähnliche Wirkung wie die herkömmliche Pumpspeicherkraft, ist aber an die Unterwasserumgebung angepasst. Das System nutzt den Meeresdruck, um Energie effizient zu speichern und freizusetzen. Darüber hinaus entspricht die Lösung dem Bedarf an skalierbarer, effizienter Energiespeicherung, die mit erneuerbaren Energiequellen kompatibel ist, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert und die Stromnetze stabilisiert.
Nach einer GIS-Analyse der Meeresküsten gibt es mehrere potentielle Standorte für den Einsatz dieser Technologie. Zu den Möglichkeiten gehören die Küsten von Norwegen, Portugal, der Ost- und Westküste der USA, Brasilien und Japan. Auch tiefe natürliche oder künstliche Seen könnten diese Technologie beherbergen, was ihr Potential noch erweitert.
Internationale Investitionen in Unterwasser-Energiespeicher
Die Regierungen der Vereinigten Staaten und Deutschlands boten erhebliche finanzielle Unterstützung für das Projekt an. Das U.S. Department of Energy Water Power Technologies Office (WPTO) hat das Projekt mit vier Millionen Dollar gefördert, und das deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat 3,7 Millionen Euro bereitgestellt. Diese internationale Zusammenarbeit ist ein Beleg für die potentielle globale Wirkung des Projekts.
Anton Schneerson, CEO von Pleuger Industries, erläuterte die Bedeutung des StEnSea-Projekts. „Die globale Energiewende erfordert transformative, skalierbare Lösungen und Pleuger ist führend auf diesem Gebiet. Unser Projekt ‚Stored Energy in the Sea‘ steht im Einklang mit unserer Strategie, im Bereich der erneuerbaren Energien zu expandieren und eine meeresbasierte Technologie voranzutreiben, die nachhaltige Energie neu definiert.“
Als StEnSea im Jahr 2012 ins Leben gerufen wurde, entwickelte PLEUGER speziell eine Unterwasserpumpe, um den Prototyp zu unterstützen. Dank der neuen Finanzierung und internationaler Partnerschaften wird das Projekt nun einen 10-Meter-Prototyp umfassen, der in der Lage ist, 0,5 MW Strom in einer Tiefe von über 600 Metern zu erzeugen.
Wie funktioniert die Unterwasser-Energiespeicherung?
Das Besondere an diesen Pumpen ist, dass sie für den Betrieb unter extremen Drücken und in rauen Umgebungen ausgelegt sind und dennoch eine zuverlässige Quelle zur Energieerzeugung und Energiespeicherung darstellen.
„Pumpspeicherkraftwerke eignen sich besonders gut, um Strom für mehrere Stunden bis wenige Tage zu speichern“, sagt Dr. Bernhard Ernst, Senior Project Manager am Fraunhofer IEE. „Ihr Ausbaupotential ist jedoch weltweit stark begrenzt. Deshalb übertragen wir ihr Funktionsprinzip auf den Meeresboden – dort sind die natürlichen und ökologischen Restriktionen deutlich geringer. Außerdem dürfte die Akzeptanz bei den Bürgern deutlich höher sein.“
Durch die Entwicklung von Unterwasser-Energiespeichern können Ingenieure viele Herausforderungen vermeiden, die mit Arbeiten an Land verbunden sind, wie z. B. Umweltauswirkungen und Landnutzungskonflikte. Außerdem bietet diese Lösung eine Alternative zur Verwendung kritischer Materialien, die sonst für Batteriespeicher verwendet werden könnten. Es wird geschätzt, dass die nachhaltige Lösung allein in den US-Gewässern ein technisches Nettopotential von 7,5 Terawatt und 75 Terawattstunden bieten kann.
Sperra mit Hauptsitz in Colorado widmet sich der Entwicklung von Lösungen für erneuerbare Energien durch automatisierte Konstruktion. Das Unternehmen entwickelt 3D-gedruckte Betonprodukte, wie z. B. die 3D-gedruckten Kugeln, um sein Ziel zu erreichen. Durch den Einsatz des 3D-Drucks kann Sperra die Herstellungskosten senken. Der herkömmliche Betonbau ist arbeitsintensiv, mit Schritten wie dem Zusammenbau der Schalung, dem Gießen und dem Entfernen der Schalung. Mit dem automatisierten 3D-Druck kann das Unternehmen die Arbeit jedoch schneller und in gleichbleibend hoher Qualität erledigen. Weitere Informationen über das StEnSea-Projekt finden Sie HIER.
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