Patent des Monats April

01.04.2020
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Pumpwasserspeicherwerk als riesige Batterie für die Energiewende

Am 26. April findet wie jedes Jahr der Tag der gewerblichen Schutzrechte (WIP-Day) statt, diesmal unter dem Motto „Innovate for a Green Future“. Daher möchten wir unser Augenmerk auf eine Erfindung legen, die das Zeug hat, die Energiewende nach vorn zu bringen. Um erneuerbare Energien effizient zu nutzen, braucht es in Zeiten des Energieüberschusses gut funktionierende Energiespeicher, welche die Energie dann bei Bedarf in die Netze einspeisen können. Ein bedeutender Schritt in diese Richtung ist zwei Physikern gelungen, die eine Methode zur Speicherung großer Energiemengen entwickelt und bereits 2011 in Deutschland unter dem Titel „Pumpspeicherkraftwerke“ zum Patent DE102011013329 (A1) angemeldet haben – unser Patent des Monats April!

Schon im Jahr 2011 tüftelten Professor Horst Schmidt-Böcking vom Institut für Kernphysik der Goethe-Universität Frankfurt und Dr. Gerhard Luther, Experimentalphysik, Universität des Saarlandes, an einer technischen Lösung für gigantische Stromspeicher. Ihre Idee ist so simpel wie fantastisch: Riesige Hohlkugelspeicher sollen unter Wasser als kleine Pumpkraftwerke die überschüssige Energie aufnehmen, indem sie leer gepumpt werden. Bei Bedarf wird durch wieder einströmendes Wasser eine Turbine angetrieben, die Strom erzeugt. Dabei kann eine Kugel bis zu 20 MWh Strom speichern und wieder abgeben. Für eine wirtschaftliche Anwendung sollten große Energiemengen gespeichert werden. Dies ist erst bei großer Druckdifferenz möglich, 1.000 Meter Wassertiefe wären ideal. Daher wurden die Kugeln von Luther und Schmidt-Böcking zunächst für einen Einsatz im Meer konzipiert, z.B. wurde die etwa 800 Meter tiefe Norwegische Rinne in der Nordsee ins Visier genommen.

Das Konzept „Meer-Ei“ wurde in einem vom BMWi geförderten Projekt vom Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) zusammen mit der Firma Hochtief im Bodensee getestet. Das Projekt mit dem Namen „StEnSEA - Stored Energy in the Sea“- Projekt erhielt 2017 den German Renewables Award des Clusters Erneuerbare Energien Hamburg (EEHH) und landete 2019 unter den TOP 3 für den Green Award des Greentech Festivals.

Unterdessen entwickelten die beiden Physiker ihre Idee weiter, insbesondere hinsichtlich weiterer geeigneter Flächen. Dabei entstand der Gedanke, anstelle des Meeresbodens den Hambacher Tagebau vor seiner Flutung in einen Wasserspeicher umzuwandeln. Die Dimensionen wären dabei noch gewaltiger als in der ursprünglichen Planung: Zehnfache Größe sollen die dafür entworfenen Pumpkraftwerke haben und sieben Prozent des künftigen täglichen elektrischen Energiebedarfs Deutschlands zwischenspeichern können. Bei voll ausgeschöpftem Potential des Tagebaus unter Erweiterung und Vertiefung der Grundfläche des Rekultivierungssees ließe sich die Speicherkapazität noch um ein Vielfaches vergrößern. Im Oktober letzten Jahres waren die Wissenschaftler eingeladen, ihre Idee dem Energiekonzern RWE zu präsentieren.

Das Patent- und Normenzentrum ist gespannt auf die weiteren Entwicklungen und wünscht frischen Wind für neue Ideen!

„Von der Idee bis zum Produkt“ – Praxisnahe Dienstleistungen für Forschende, Unternehmerinnen und Unternehmer, Handwerkende, Gründende und freie Erfinderinnen und Erfinder bietet Ihnen Ihr Patent- und Normenzentrum Aachen. Derzeit stehen wir Ihnen ausschließlich virtuell zur Verfügung.

Quellen:

DE102011013329 (A1): https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=DE&NR=102011013329A1&KC=A1&FT=D&ND=4&date=20120913&DB=EPODOC&locale=de_EP#

https://www.general-anzeiger-bonn.de/region/koeln-und-rheinland/physiker-wollen-tagebau-in-stromspeicher-verwandeln_aid-46800147

http://www.fze.uni-saarland.de/AKE_Archiv/AKE2019H/Vortraege/AKE2019H_6LUTHER_PSKW_imTagbau_2SpModell.pptx

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/piuz.201301330

https://www.efzn.de/uploads/media/131121_Schmidt-Boecking-und-Luther-Wasserpumpspeicherwerke_auf_dem_Meeresgrund.pdf

https:// www. iee.fraunhofer .de /de/ projekte /suche/laufende/ stensea - storing -energy-at- sea.html

http:// www.hochtief.de / hochtief / 320.jhtml?id =17

http:// forschung-energiespeicher.info /projektschau/gesamtliste/projekt- einzelansicht /95/ Kugelpumpspeicher_unter_Wasser /

https://www.iee.fraunhofer.de/de/presse-infothek/Presse-Medien/Pressemitteilungen/2017/Stensea_Award.html

Bildquelle: www.wikipedia.de