An der TU Graz wurde ein sektorenppelnder Energiespeicher entwickelt, der Wasser als elektrisches und thermisches Speichermedium nutzt. Das Team um Franz Georg Pikl, Doktorand am Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der TU Graz, kombiniert die Vorteile der Pumpspeichertechnologie und der thermischen Energiespeicherung mit dem Energieträger Wasser und führt sie in einem „Heißwasser-Pumpspeicher-Kraftwerk“ zusammen. Dieses neue System speichert und liefert bedarfsgerecht Elektrizität, Wärme- und Kälteenergie.

Innovation aus bewährten Komponenten

Eine Komponente in Pikls Konzept ist die Pumpspeicher-Technologie. Dieses Funktionsprinzip verlegt Pikl vollständig in den Untergrund. Durch unterirdische Tunnelsysteme werden die für die Stromerzeugung notwendigen Niveauunterschiede zwischen den beiden Speicherbecken topografieunabhängig erreicht. Dies minimiere den Flächenbedarf und vereinfache die Standortfindung, so Pikl.

Eine weitere Komponente bilden großtechnische Fernwärmespeicher, in denen thermische Energie gespeichert wird. Wasser dient dem unterirdischen Pumpspeicherkraftwerk aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität als zusätzlicher thermischer Energiespeicher. Erneuerbare Energien erhitzen das Wassers auf bis zu 90 Grad Celsius. Die Einspeicherung und Nutzung der thermischen Energie erfolgt mit Wärmetauschern, die in den unterirdischen Wasserspeichern installiert sind. In Zeiten großen Wärmeenergiebedarfs gelangt die Wärme schließlich über Fernwärmeübertragungsleitungen direkt zum Endkunden.

Kombination ausgesprochen ökonomisch

Pikl hat das Konzept noch um die Fernkältetechnik ergänzt. Hierfür setzt er Absorptionskältemaschinen ein. Das heiße Wasser dient bei Bedarf dem Antrieb dieser Maschinen zur Kälteenergieerzeugung und wird über Fernkälteleitungen verteilt.

Pikl ist überzeugt, dass er die Kombination der beiden ohnehin schon höchst effizienten Systeme den Energieumsatz bei gleichem Ressourceneinsatz noch einmal deutlich steigern könne: „Mit dieser entwickelten Energiespeicherzentrale kann eine Vielzahl von erneuerbaren Energieträgern über netzgebundene Energieinfrastruktur gebündelt werden, um den Herausforderungen der Energiewirtschaft gerecht zu werden. Außerdem zeichnet sich die Anlage durch eine hohe Rentabilität aus. Die Amortisationszeit ist kürzer als bei herkömmlichen Pumpspeicher-Kraftwerken.“

Ökologisches Pilotprojekt

Neben den ökonomischen Vorteilen kann der Kombispeicher auch ökologisch Strom überzeugen: Das Kraftwerk kann emissionslos betrieben werden, verbraucht keine Freifläche und greift nicht in den Wasserhaushalt von natürlichen Gewässern ein. Aktuell ist Pikl auf der Suche nach Energieversorgern und Unternehmen, die gemeinsam mit ihm einen Prototyp des Heißwasser-Pumpspeicher-Kraftwerks errichten möchten. (hol)