Im Rahmen eines deutsch-amerikanischen Projekts werden im Jahr 2026 vor der Küste Kaliforniens 400 Tonnen schwere Kugeln versenkt, um erneuerbaren Strom zu speichern und dann zu liefern, wenn er am meisten gebraucht wird.
Die Zukunft der Energiespeicherung könnte unter Wasser liegen. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Energie und Energieforschung (IEE) und ihre Partner in den Vereinigten Staaten schließen derzeit die Arbeiten an der ersten Hohlkugel aus Beton (400 Tonnen und neun Meter Durchmesser) ab, die 2026 in 600 Metern Wassertiefe vor der kalifornischen Küste verankert werden soll. Sie soll überschüssige Energie aus Offshore-Windparks speichern und dann wie eine Batterie freisetzen, allerdings für sechs Jahrzehnte und ohne Lithium.
Wie Betonkugeln funktionieren und warum sie in Bezug auf Zyklen und Nachhaltigkeit besser sind als herkömmliche Lithiumbatterien
Die Technologie mit dem Namen Stored Energy at Sea (StEnSea) ahmt herkömmliche hydraulische Pumpanlagen nach, mit dem Unterschied, dass der „obere Tank“ das Meer ist, das die Kugel umgibt. Bei einem Stromüberschuss saugen Pumpen das Wasser aus dem Inneren ab und leiten es ins Meer: Durch das entstehende Vakuum bleibt die Kugel „aufgeladen“. Das Wasser fließt dann wieder durch das Ventil, passiert die Turbine und erzeugt bis zu 0,5 MW, bevor es den Hohlraum wieder füllt. Pro Zyklus werden so etwa 0,4 MW-h erzeugt, genug, um einen durchschnittlichen amerikanischen Haushalt fast zwei Wochen lang mit Strom zu versorgen.
Welche Vorteile hat das System gegenüber elektrochemischen Batterien? Erstens ist sie nicht von kritischen Metallen abhängig und erzeugt keine giftigen Abfälle; zweitens hält sie Zehntausende von Zyklen ohne merkliche Leistungsverschlechterung durch. Können Sie sich vorstellen, dass Sie nicht alle paar Jahre die Batterien wechseln müssen?
Eckdaten, Leistung und Durchsatz: Alles, was wir über das StEnSea-Pilotprojekt in Kalifornien wissen, nachdem die Finanzierung bestätigt wurde.
- Derzeitige Konstruktion: Kugel mit 9 m Durchmesser, 400 t.
- Arbeitstiefe: 500-600 m.
- Ausgangsleistung: 0,5 MW.
- Leistung pro Zyklus: 0,4 MWh.
- Lebenserwartung: 50-60 Jahre; Turbinen und Pumpe – 20 Jahre.
- Beginn der Installation: zweite Hälfte 2026.
- Budget. 4 Millionen USD vom deutschen Energieministerium.
Parameter Wert Öffentliche Quelle
Durchmesser 9 m Fraunhofer IEE
Gewicht 400 t Fraunhofer IEE
Tiefe 500-600 m DOE/Fraunhofer
Leistung 0,5 MW Energie
Kapazität 0,4 MWh Neuer Atlas
Wie Sie sehen können, zielt das Gerät nicht auf eine enorme Leistung ab, sondern soll vielmehr die Durchführbarkeit und Skalierbarkeit der Idee demonstrieren. In Zukunft könnte es möglich sein, 30-Meter-Kugeln zu entwickeln, die Dutzende von Megawattstunden speichern können.
Die technischen Anforderungen, die Kosten und die erwartete Lebensdauer dieser innovativen Unterwasserspeichertechnologie sollen private Investitionen anlocken.
Damit die Kugel optimal funktioniert, müssen drei technische Voraussetzungen erfüllt sein:
- Ein steiler Meereshang mit großer Tiefe in Ufernähe.
- Elektrischer Anschluss an Windparks oder andere erneuerbare Energiequellen.
- Umweltgenehmigungen bestätigen minimale Auswirkungen auf die lokale Tier- und Fischpopulation.
Die Kosten für den Prototyp werden von den Ingenieuren auf etwa 500 €/kWh geschätzt. Diese Zahl mag hoch erscheinen, aber da keine teuren Rohstoffe benötigt werden und die Anlage eine lange Lebensdauer hat, sinkt der normative Energiepreis auf etwa 0,06 €/kWh, was mit einem herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerk vergleichbar ist.
StEnSea-Projekt zur Energiewende und mittelfristigen CO₂-Reduktion nach Berechnungen des Fraunhofer Instituts
Nach Angaben des Fraunhofer-Instituts liegt das weltweite Potenzial dieser Technologie bei etwa 820.000 GWh. Zur Veranschaulichung: Allein die zehn größten europäischen Standorte könnten die Kapazität der Speicherwasserkraft in Deutschland vervierfachen.
Die wichtigsten Vorteile
- Beseitigung des durch Lithiumbatterien verursachten „Flaschenhalses“.
- Direkte Integration mit Offshore-Windenergie und in Zukunft mit experimenteller Kernfusion.
- Die Lebensdauer entspricht der von Windturbinen, was die Betriebskosten senkt.
- Einfache Wartung: Turbine und Pumpe werden alle 20 Jahre ausgetauscht.
Wenn das kalifornische Pilotprojekt erfolgreich ist, werden wir in den Ozeanen der Welt Konstellationen von Kugeln sehen. Wer möchte nicht sauberen, stabilen Strom haben, während er schläft?
