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16. Feb. 17

Wind und Wasser vereint: Die Visualisierung zeigt die vier Windräder auf den Limpurger Bergen über Gaildorf und das mit ihnen verbundenen Speicherbecken im Tal. Ende des Jahres soll der Windpark ans Netz gehen, ein Jahr später auch der Pumpspeicher.

Wer Wind sät, muss Strom speichern

In Baden-Württemberg werden die höchsten Windräder der Welt gebaut. Noch spannender als ihre Ausmaße ist jedoch etwas anderes: Sie können Strom speichern.

Wind und Wasser vereint: Die Visualisierung zeigt die vier Windräder auf den Limpurger Bergen über Gaildorf und das mit ihnen verbundenen Speicherbecken im Tal. Ende des Jahres soll der Windpark ans Netz gehen, ein Jahr später auch der Pumpspeicher.

Von Angelika Dehmel

Wenn der Wind besonders stark weht, ist das für Windparkbetreiber nicht immer ein Grund zur Freude. Denn manchmal produzieren ihre Anlagen dann mehr Strom, als ins Netz eingespeist werden kann. Oft müssen sie die Windräder deshalb herunterregeln oder die Überschüsse an der Strombörse verschleudern – wenn sie für die Einspeisung nicht sogar draufzahlen.

Die starken Schwankungen in der Stromproduktion sind das wohl größte Problem der Windkraft. Doch es lässt sich lösen, wie ein Pilotprojekt in der baden-württembergischen Kleinstadt Gaildorf zeigen soll. Dort errichtet die Naturspeicher GmbH, eine Beteiligung des Bauunternehmens Max Bögl, derzeit die vier größten Windräder der Welt. Das eigentlich Aufregende an den Anlagen ist allerdings nicht die enorme Turmhöhe – sondern die Tatsache, dass sie Strom nicht nur produzieren, sondern auch aufbewahren können. Denn der Windpark verfügt über einen integrierten Pumpspeicher.

Damit liefert der sogenannte Naturstromspeicher von Gaildorf eine Antwort auf eine der zentralen Fragen der Energiewende: wie die Versorgungssicherheit auch künftig gewährleistet werden kann. Bis zum Jahr 2050 sollen 80 Prozent des deutschen Stroms aus erneuerbaren Energien stammen. Konventionelle Kraftwerke, die bislang die Basis der Stromversorgung bilden, werden nach und nach durch Ökostromlieferanten ersetzt. Die Produktionsschwankungen werden also zunehmen – und da kommen Speicherprojekte wie Gaildorf ins Spiel.

„Pumpspeicherwerke und andere Speichertechnologien sind unverzichtbar für die Integration volatiler erneuerbarer Energien”, sagt Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der Geschäftsführung der Deutschen Energie-Agentur (Dena). Sie dienten als Puffer zum Ausgleich von Ausschlägen des Stromangebots und der Nachfrage und trügen zudem maßgeblich zur Netzstabilität insgesamt bei. Die Dena fordert daher günstige Rahmenbedingungen und  Investitionen in neue Anlagen, um Speichertechnologien in vollem Umfang für die Energiewende nutzbar zu machen.

Baustelle im Schnee: Auf diesem Foto von Mitte Januar ist eines der Fundamente bereits fertiggestellt. Das Wasserreservoir besteht aus einem Aktivbecken, das sich direkt im Sockel des Windrads befindet und mit Wasserkraftwerk verbunden ist, und einem offenen Passivbecken, das als Speicher dient.

In den Fundamenten der Windräder befinden sich Wasserspeicher mit einem Volumen von 160.000 Kubikmetern. Sie dienen als eine Art Akku

Eine dieser Technologien ist der Gaildorfer Pumpspeicher. Das Bundesumweltministerium fördert das Pilotprojekt mit 7,15 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Das Besondere daran: Der Sockel und die Turmfundamente von jeder der vier Windenergieanlagen werden als Wasserspeicher genutzt und verfügen so über ein insgesamt 160.000 Kubikmeter großes Reservoir. Dadurch steigt die Gesamthöhe der Windräder um 40 Meter auf 246,5 Meter. Höher wurde bislang noch nie gebaut.

Die Funktionsweise entspricht der anderer Pumpspeicher. Wenn im Netz Strom benötigt wird, aber die Windräder wegen einer Flaute gerade nicht liefern können, fließt Wasser aus den Reservoirs hinab in ein Unterbecken im Tal. Dabei treibt es eine Turbine an, die über einen Generator Strom produziert. Liefern die Anlagen dagegen bei starkem Wind mehr Strom, als sie einspeisen können, wird die überschüssige Energie genutzt, um das Wasser wieder hochzupumpen. Dazu wurde eigens eine Druckrohrleitung aus Polyethylen entwickelt. Mit diesem System lassen sich 70 Megawattstunden Strom speichern.

Der Standort in den Limpurger Bergen bei Gaildorf sei ideal für den Naturstromspeicher: „Er bietet die topographischen Bedingungen, die dafür nötig sind, namentlich einen Höhenzug, der eine Fallhöhe von 200 Metern erlaubt”, sagt Marie-Luise Stepping, Sprecherin der Naturspeicher GmbH. „Unsere Minimalanforderung liegt bei 150 Metern.” Außerdem sei für den Fluss Kocher im Tal ohnehin eine Flutmulde vorgesehen gewesen: „Diese bot sich quasi an, sie als Unterbecken zu nutzen.”

Die Windenergieanlagen liefert General Electrics (GE). Sie haben eine Leistung von je 3,4 Megawatt und verfügen über einen Rotordurchmesser von 137 Metern. „Die Plattform ist für die verschiedenen Windbedingungen in Europa, insbesondere für die eher geringen Windgeschwindigkeiten in Süddeutschland, bestens geeignet”, erklärt Beatrix Fontius, Sprecherin von GE Germany. Die drei Pumpturbinensätze mit einer installierten Leistung von insgesamt 16 Megawatt kommen vom Technikunternehmen Voith.

Die Bauarbeiten begannen im April 2016. An drei von vier Standorten sind die kreisrunden Passivbecken bereits zu sehen, in denen die Windtürme stehen. Die Außenbecken werden für die Wasserspeicherung genutzt.

Mit dem Bau der Anlagen greifen die Betreiber in die Natur ein. Um sie zu schonen, wird schon mal ein Ameisenhaufen umgesiedelt

Doch trotz solcher Innovationen: Nicht alle Gaildorfer freuen sich über das Projekt. Eine Bürgerinitiative fürchtet um gefährdete Arten, um die Landschaft und den Wert der Häuser. 2011 kam es zu einem Bürgerentscheid, der sich dann aber mehrheitlich für das Projekt aussprach.

Auf die Natur wird während des Baus Rücksicht genommen. Gerodete Bäume werden anderswo wieder aufgeforstet, so wie es die Gesetze bei derartigen Eingriffen in die Umwelt vorschreiben. Zudem gibt es bei dem Projekt Geoökologen, auf deren Rat hin auch schon mal Ameisenhaufen umgesiedelt werden. Ein ursprünglich zusätzlich geplanter Standort wurde aus artenschutzrechtlichen Gründen aufgegeben, weswegen die vier Anlagen heute eine Nummerierung von zwei bis fünf haben, nicht von eins bis vier. „Uns ist bewusst, dass wir es mit einem sensiblen Thema zu tun haben und tragen dem Rechnung”, erklärt Stepping.

Im April 2016 haben die Bauarbeiten begonnen. An drei der vier Standorte sind bereits die kreisrunden Passivbecken zu sehen, in denen die Windtürme stehen. Diese Außenbecken dienen der Wasserspeicherung. Die Aktivbecken im Sockel der Türme sind mit dem Wasserkraftwerk verbunden und verteilen ansteigendes Wasser sowohl in die vier Fundamente als auch in die Passivspeicher. An einer Anlage steht schon das Aktivbecken in voller Höhe und im Tal laufen die Vorarbeiten für das Unterbecken und das Ein- und Auslaufbauwerk.

Bis Ende 2017 soll der Windpark fertiggestellt sein und ans Netz gehen. So sieht es der Bauplan vor. Ein Jahr später folgt dann das Pumpspeicherwerk.

Im nächsten Schritt soll ein Wärmespeicher hinzukommen. Er könnte das Kombikraftwerk für Investoren noch interessanter machen

Der Bauplan sieht vor, dass der Windpark Ende 2017 ans Netz geht, ein Jahr später soll das Pumpspeicherkraftwerk folgen. „Im Moment ist die Baustelle im Winterbetrieb, sodass wir jeweils schauen, welche Arbeiten die aktuellen Temperaturen erlauben”, sagt Stepping.

Das Pilotprojekt fertigzustellen, reicht Naturspeicher allerdings nicht. „Wir möchten den Beweis antreten, dass grünes Denken und wirtschaftliches Handeln Hand in Hand gehen können. Denn wir sind überzeugt: Nur wenn ein Betreiber die Wirtschaftlichkeit des Systems sieht, ist er auch bereit in die erneuerbaren Energien zu investieren“, sagt Stepping.

Dass das Unternehmen einmal geschaffene Infrastruktur optimal nutzen will, zeigt auch sein nächstes Projekt. Naturspeicher will das Unterbecken zusätzlich mit Wärmespeichermodulen ausstatten, um Wärme aus dem Wasser auszukoppeln und damit ein nahegelegenes Gewerbegebiet zu versorgen.

Entstanden ist die Idee zunächst eher am Rande. Zur Ausgestaltung des Unterbeckens als See gab es einen Termin mit den zuständigen Behörden, um zu klären, was für die Pflanzen- und Tierwelt zu beachten ist. Da der Wasserpegel schwankt, ist der See ohnehin nicht für Fische geeignet. „So entstand die Idee der Kraft-Wärme-Kopplung und der Ausleitung von Wärme aus dem Gewässer”, sagt Stepping. Den Maschinen sei es schließlich egal, welche Temperatur das Wasser hat, das hochgepumpt wird.

Larissa Dieckhoff
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