Diese Idee klingt verwegen: Das seit 1978 durch den Abbau von jährlich rund 40 Millionen Tonnen Braunkohle entstandene „Hambacher Loch“ soll in Zukunft eine Art gigantische Wasserbatterie werden. Mit ihr soll überschüssiger Wind- und Solarstrom gespeichert und damit ein Nachteil dieser regenerativen Techniken zur Stromgewinnung, Elektrizität nicht kontinuierlich zur Verfügung zu stellen, ausgeglichen werden.

Der Betreiber des größten deutschen Tagebaus im Rheinischen Revier bei Düren, die RWE Power AG, könnte, wie die beiden Protagonisten dieser Speichertechnik, die pensionierten Physikprofessoren Horst Schmidt-Böcking aus Frankfurt und Gerhard Luther aus Saarbrücken, meinen, damit ein Signal für die Energiewende schaffen und ihr zum Durchbruch verhelfen.

Dass es sich bei diesem Konzept nicht um Phantastereien handelt, zeigen erfolgreiche Tests mit einer Beton-Hohlkugel von fast drei Meter Durchmesser. Die wurde von Wissenschaftlern Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel im November 2016 auf den Grund des Bodensees in rund 100 Meter Tiefe abgelassen. Das hinter dem Ganzen steckende Prinzip, über das im April 2011 hier erstmals berichtet wurde, ist einfach: Mit „Überschussstrom“ wird mit Hilfe einer in die Außenhülle eingebauten Turbine die Kugel leer gepumpt. Soll die gespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt wieder genutzt werden, öffnet man ein Ventil. Wasser strömt aufgrund des in der Tiefe herrschenden Wasserdrucks kraftvoll zurück in die Betonkugel und treibt Turbine und Generator an.

Mit den Versuchen an der Bodensee-Kugel ließen sich zahlreiche Details klären. Etwa, ob die Kugel überhaupt komplett geleert werden kann, wie sich die Druckänderungen auf das Material auswirken und ob Luft zugeführt werden muss, wenn das Wasser aus der Kugel gepumpt werden soll. Das ist nicht notwendig, stellten die Kasseler Forscher fest, die zudem die hohe Effizienz der Wiedergewinnung ihres Konzepts belegten. Sie erreicht demnach nahezu 90 Prozent, während etwa beim Power-to-Gas-Verfahren dieser Wert bei mageren 30 Prozent liege. Bei diesem Speicherkonzept, über das schon länger diskutiert wird, wird mit erneuerbar gewonnenem elektrischen Strom ein Elektrolyseur betrieben und der erzeugte Wasserstoff, beziehungsweise das in einem weiteren Arbeitsschritt hergestellte Methan, ins Gasnetz oder in große Erdkavernen eingespeist.

Um das Hambacher Loch als Energiespeicher zu nutzen, soll in die durchschnittlich 450 Meter tiefe Braunkohlegrube mit einer Sohlenfläche von etwa vier Quadratkilometern eine 100 bis 200 Meter hohe Betonkonstruktion mit einem möglichst großen Innenhohlraum gestellt werden. Anschließend wird geflutet. Damit der Baukörper dem auf ihm lastenden Wasserdruck sicher widersteht, setzt man ihn aus mehreren Zellen zusammen. Am Boden des Betonbauwerks sorgt ein Rohrsystem dafür, dass die einzelnen Segmente miteinander verbunden sind, und das Wasser so zu den am tiefsten Punkt installierten Turbinen strömen kann, die dafür sorgen, dass das Wasser zügig aus dem Hohlkörper in den umgebenden See gepumpt werden kann – oder zur späteren Gewinnung von Strom wieder zurückströmen kann.

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Welches Speicherpotential mit einer solchen Wasserbatterie möglich ist, haben die beiden Professoren überschlägig berechnet: Bei einer Grundfläche des Hohlkastens von vier Quadratkilometern (1000 mal 4000 Meter) und einer Höhe von 100 Metern – bei einer mittleren Tiefe (Wasseroberfläche des Sees bis Mitte des Betonkörpers) von 400 Metern – beträgt die im Wasser gespeicherte potentielle Energie 300 Millionen Kilowattstunden (kWh). Bei 400 Meter Tiefe beträgt die potentielle Energie von einem Kubikmeter Wasser rund eine kWh. Damit würden bei einem Zyklus mehr als 270 Gigawattstunden (GWh) an elektrischer Energie gespeichert werden können, was etwa dem Achtfachen dessen entspricht, was alle klassischen deutschen Pumpspeicherkraftwerke speichern können.

Die Erfinder des Wasserbatterie-Konzepts sehen daher im Hambacher Loch die Chance für eine riesige Anlage zum Speichern von Ökostrom durch das Umwandeln in potentielle Energie. Und sie kalkulieren weiter: Bei einer Höhe des Betonhohlkastens von 200 Metern betrage die Speicherkapazität rund 480 GWh. Ginge man noch einen Schritt weiter und würde das Loch auf 1000 Meter vertiefen und die Sohle auf zwei Kilometer verbreitern (also acht Quadratkilometer Fläche), ergäbe sich mit einem 300 Meter hohen Hohlkasten eine Speicherkapazität von 4000 GWh. Bei 100 Füllzyklen im Jahr ließen sich mehr als 250 Milliarden kWh speichern, was der vierfachen Menge der derzeitigen Stromproduktion aus Hambach entspricht.

Die Kosten lägen je nach Ausbaugröße nach den Angaben der Professoren zwischen einem und zwei Cent je Kilowattstunde. Ihre Gespräche mit den Betonbauern von Hochtief, die schon für die im Bodensee abgesenkte Kugel zuständig waren, hätten deren Interesse an der Entwicklung eines solchen Großprojekts gezeigt, wird berichtet. Doch seien noch jede Menge Detailfragen zu klären, etwa die, wo das Speicherwasser herkommen soll.