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Aktuell  05.03.2023 (Archiv)

Billigere Windkraft

Windstrom wird weniger wetterabhängig und billiger dank einer neuen Technik von Keystone Tower Systems. Sie besteht aus spiralförmig gewickelten Stahlblechbahnen. Die ebenfalls spiralförmigen Verbindungen werden verschweißt.

Das alles geschieht vor Ort auf der Baustelle. Der teure Transport von mächtigen Beton- oder Stahlpfeiler-Segmenten, die zentral hergestellt werden, entfällt.

Je höher die Nabe der Anlage, desto mehr Strom wird erzeugt, weil der Wind dort umso kräftiger und stetiger weht. Die höhere Ausbeute wird jedoch von der Tatsache getrübt, dass die Kosten für Fundament und Turm überproportional steigen, wenn eine bestimmte Höhe überschritten wird. Etwa die Hälfte der Stromgestehungskosten einer durchschnittlichen kommerziellen Windenergieanlage stammt laut National Renewable Energy Laboratory aus den Kosten der Windturbinen selbst. Davon entfällt fast die Hälfte auf die Gondel. Der Rest verteilt sich auf die Rotoren (13,7 Prozent) und den Turm (10,3 Prozent).

Werden die Türme höher, steigt ihr Anteil an den Investitionen überproportional. Ein 110-Meter-Turm kommt auf einen Anteil von 20 Prozent, ein 150-Meter-Turm schon auf 29 Prozent. Dazu kommen zusätzliche Kosten für den Transport, die ebenfalls überproportional steigen. Mit dem Keystone-Verfahren lassen sich Türme mit einem Durchmesser von sieben und einer Höhe von 180 Metern und mehr so günstig herstellen, dass die Vorteile der Höhenwinde vollständig nutzen lassen, ohne die Investitionskosten in unzumutbare Höhen zu treiben.

Der größte Generator der Welt rotiert heute auf einem 150 Meter hohen Turm. Das Spiralschweißen ist eine etablierte Technologie bei der Herstellung von Rohrleitungen, einschließlich Qualitätsprüfung. Keystone sagt, die Türme könnten ohne Einbußen an Stabilität mit weniger Stahl hergestellt werden. Künftig sollen die Türme in mobilen Fabriken entstehen, die vorübergehend an Standorten errichtet werden, an denen Windparks gebaut werden. Zunächst aber hat Keystone eine stationäre Produktionsstätte errichtet. Der erste dort hergestellte Turm ist 89 Meter hoch und trägt eine 2,8-Megawatt-Turbine von GE.

Bergwerke als Stromspeicher

Stillgelegte Bergwerke, deren Schächte oft in Tiefen von mehr als 1.000 Metern reichen, sollen zu Stromspeichern umgebaut, praktisch also zu wiederaufladbaren Batterien werden. In Deutschland verfolgt die RAG gemeinsam mit der Universität Duisburg-Essen und der Ruhr-Universität Bochum ein solches Konzept schon seit Jahren, ohne entscheidend voranzukommen. Jetzt kommen Wissenschaftler des Internationalen Instituts für Angewandte Systemanalyse (IIASA) mit ihrer Technik 'Underground Gravity Energy Storage' (UGES) dazu. Im Gegensatz zu den deutschen Forschern, die auf Wasser als Speichermedium setzen, geht die IIASA mit Sand einen anderen Weg.

In beiden Fällen wird das Medium, um Strom zu erzeugen, in die Tiefe abgesenkt. Das Wasser fließt und treibt dabei einen Generator an. Der Sand, der in den Förderkorb des einstigen Bergwerks gefüllt wird, senkt sich aufgrund seines Gewichts bis zum Tiefstpunkt. Der Motor, der den Korb bewegt, fungiert in diesem Betriebspunkt als Generator, der Strom erzeugt.

Wird wegen intensiver Sonneneinstrahlung und/oder starkem Wind mehr Strom erzeugt als gleichzeitig verbraucht werden kann, so wird der Sand wieder an die Oberfläche befördert. Analog dazu wird das Wasser hochgepumpt. Während für die deutsche Idee Ober- und Unterbecken gebaut werden müssen, genügt bei der Lösung mit Sand im besten Fall die Förderanlage des einstigen Bergwerks.

'Wenn eine Mine schließt, werden Tausende von Arbeitern entlassen. UGES würde einige freie Stellen schaffen, da die Mine nach der Einstellung des Betriebs Energiespeicherdienste anbieten würde', sagt Julian Hunt, Forscher im IIASA Energy, Climate, and Environment Program. Das sei eine kostengünstige Lösung, weil die Basisinfrastruktur einschließlich Anschluss an das Stromnetz weiter genutzt werden könnte. Hunt schätzt, dass die Investitionskosten bei 2.000 Dollar pro Kilowatt liegen. Ein Kernkraftwerk kommt schnell auf 10.000 Dollar.

Weiterer Vorteil der Speicherung von Strom in Form von Wasser oder Sand: Im Gegensatz zu Batterien, die Energie im Laufe der Zeit durch Selbstentladung verlieren, lässt sich der auf Schwerkraftnutzung beruhende Speicherstrom praktisch ohne Abstriche nutzen. Zudem müssen Batterien nach etwa zehn Jahren ausgetauscht werden. Bergwerksausrüstung dagegen hält weitaus länger.

pte/red

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#Energie #Kosten #Windkraft



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