Windige Angelegenheit

Konzept zur besseren Nutzung der Windenergie

Strom aus Wind ist umweltfreundlich, aber der Wind ist wankelmütig: Ihre Unzuverlässigkeit ist einer der Gründe, warum wir nicht mehr Windenergie nutzen. Energietechniker der Ruhr-Uni haben jetzt ein Konzept entwickelt, das dem Windstrom seine Launen abgewöhnt.

Es ist ein alter Hut: Wenn wir weiterhin so viel Energie verbrauchen wie bisher, sind die fossilen Brennstoffe, aus der wir sie zurzeit hauptsächlich gewinnen, bald aufgebraucht. Seit langem sucht man nach Alternativen, einen Durchbruch hat es aber längst noch nicht gegeben. Dabei sind die Ansätze viel versprechend. In Deutschland bietet sich vor allem die Nutzung der Windenergie zur Stromerzeugung an. Der Pferdefuß: Wind ist launisch. Er weht nicht immer dann, wenn wir Strom brauchen. Dafür weht er womöglich gerade, wenn wir keinen brauchen. Außerdem weht er nicht immer gleich stark, so dass mal mehr und mal weniger Spannung aus einer Windenergieanlage (WEA) ins Netz fließt.
Deswegen trauen die Deutschen dem Windstrom nicht: Der Anteil des durch Wind erzeugten Stroms in Deutschland beträgt derzeit nur ca. fünf Prozent. Die Schwankungen des durch Wind erzeugten Stroms werden durch Kraftwerke ausgeglichen; sie springen ein, wenn die WEAs zu wenig Strom produzieren. Produzieren sie zuviel, werden sie einfach abgeschaltet – ein ineffizientes System, das nichtsdestotrotz Grundlage für Zukunftspläne ist. Denn natürlich muss man sich Gedanken machen über alternative Energien. Deswegen wird in der Nordsee ein riesiger Windanlagenpark gebaut, der 20 Gigawatt Strom erzeugen soll, was dem gesamten Energiebedarf in Deutschland entspricht. Wegen der Launenhaftigkeit des Windes ist allerdings angedacht, noch mal dieselbe Leistung durch Atomkraftwerke zu ermöglichen, die bei Bedarf einspringen – eine doppelte Investition und nach Ansicht von Prof. Constantinos Sourkounis Verschwendung: „Im ungünstigsten Fall, wenn gerade sehr wenig Energie benötigt wird, wären beide Energieerzeuger abgeschaltet.“

Ikaria, Clausthal, Bochum

Sourkounis schüttelt darüber den Kopf. Er hat mit seinem Team des Forschungsbereichs Energietechnik den Pferdefüßen des Windes ein Konzept entgegengestellt, das beweist: Mehr Strom aus Wind, das kann funktionieren, und zwar sehr einfach: Man muss die in Zeiten geringen Bedarfs erzeugte überschüssige Energie aus Wind zwischenspeichern, bis sie gebraucht wird. Diese Idee trägt Sourkounis schon eine Weile mit sich herum; geboren wurde sie in Griechenland, ausgereift ist sie in Clausthal im Harz, perfektioniert an der Ruhr-Uni.
Am Anfang stand die kleine Ägäis-Insel Ikaria. Ihren Bewohnern wurde der Diesel zu teuer, aus dem sie ihren Strom gewannen. Außerdem war es auch umständlich, das Öl per Schiff in den kleinen Hafen zu bringen. Auf die Idee, den Wind zu nutzen, kam man schnell, das Windangebot war auf der Insel optimal – aber eben wankelmütig, ebenso wie der Energieverbrauch der Inselbewohner, der im Sommer abends nahe Null, im Winter mittags hingegen recht hoch war. Wie das unter einen Hut bekommen? Den Geistesblitz bescherte den Forschern ein Staudamm. Der Trick: Überschüssige Energie aus Wind treibt große Pumpen an, die eine riesige Menge Wasser aufwärts in ein Rückhaltebecken pumpen. Dort bleibt es, so lange bis mehr Energie gebraucht wird, als der Wind gerade liefert. Dann werden die Schleusen geöffnet, das Wasser fließt abwärts und treibt dabei Turbinen an, die Strom erzeugen. Wasser als Speichermedium war ausreichend vorhanden, es ist nicht umweltschädlich, das Problem war gelöst – zumindest das technische. Dass die Umsetzung der Idee auf Ikaria letztlich an politischen Interessenkonflikten scheiterte, steht auf einem anderen Blatt.
Sourkounis ließ sich seinen Einfall nicht madig machen und nahm ihn mit in den Harz, wo er lange an der TU Clausthal arbeitete und sein Konzept anpassen konnte. „Die Gegend dort ist ideal für ein solches System“, schwärmt er von Hügeln und durch den Bergbau entstandenen geografischen Formationen, die sich als Wasserspeicherlandschaft hervorragend eignen würden. In sein inzwischen veröffentlichtes Konzept einer bundesweiten Energieversorgung mit hohem Anteil Strom aus Wind geht der Harz dann auch an zentraler Stelle ein: Als Energiespeicher für Strom aus dem Windpark in der Nordsee.

S-Bahnen als Energiespeicher

Bleibt das Problem kurzfristiger Spannungsschwankungen durch böigen Wind. Wer mag schon gerne flackernde Lampen oder Computerabstürze in Kauf nehmen? Auch hier weiß Sourkounis Rat: „Für Energiespeicherzeiten im Sekunden- oder Minutenbereich kann man große Schwungräder nutzen“, erklärt er. Die Räder werden durch kurzfristige Überproduktion angetrieben. Wenn ein kurzer Spannungsabfall droht, bremsen sie ab und geben die dabei frei werdende Energie ins Stromnetz ab. „Das passiert übrigens bei jeder S-Bahn“, so Sourkounis, „zum Beschleunigen nehmen sie Strom aus dem Netz, beim Bremsen speisen sie wieder welchen ein.“
So einfach ist das also. Technisch wohlgemerkt. Ob und wann ein solches Konzept tatsächlich umgesetzt werden wird, steht in den Sternen. „Ich schätze, in zehn Jahren denken wir drüber nach“, mutmaßt Sourkounis mit gerunzelter Stirn. Er sieht auf dem Weg zur Energie der Zukunft noch so einige Stolpersteine, z.B. die Atomlobby, die mit billigen Preisen wirbt und dabei die Entsorgungs- und Sicherheitsprobleme ebenso außer Acht lässt wie die limitierten Uranvorkommen. Die Umwelt-Lobby sei auch nicht viel besser, gibt er zu bedenken, ihre Vertreter dächten in zu kleinem Maßstab und spekulierten vor allem auf Subventionen. „Erst wenn Energie so teuer ist, dass 30 oder 40 Prozent der Deutschen sie sich nicht mehr leisten können – und es sind heute schon zehn Prozent –, wird ein Umdenken einsetzen“, prophezeit er. Spätestens dann wird Windenergie auch preislich konkurrenzfähig sein.
Bis dahin wird noch viel Wind ungenutzt verwehen. Außer vielleicht im Harz. Dort hat Sourkounis seine Kontakte spielen lassen, um bald ein Pilotprojekt für sein großes Konzept im kleinen Stil durchzuführen.