Prof. Dr. Eduard Heindl Hochschule Furtwangen University 9.-10. November 2010 Schwerkraft anstelle von Atomkraft Großspeicherlösungen für fluktuierende Erzeugung Prof. Dr. Eduard Heindl Hochschule Furtwangen University

Inhalt Geschäftsmodell Technisches Grundprinzip Skalierung des Systems Wirtschaftliche Betrachtungen Grundannahmen Perspektiven Exportchance

Geschäftsmodell Energiespeicher 17.-18.11.2009 Geschäftsmodell Energiespeicher

Regenerative Energien Wind Anteil in der Zukunft 60% Sonne Anteil in der Zukunft40% schwanken Speicher für 2 – 7 Stromtagesproduktionen erforderlich! Quelle der Spektren: Lueder von Bremen, EWEC 2009

Think Big!

Grundprinzip Hubraum Wasserschloss h Wasser wird in den unterirdischen Hubraum gepumpt Die Gesteinsmassen oberhalb heben sich Bei Energiebedarf wird das Wasser über das Wasserschloss abgelassen

Energiespeichervolumen D=2r Mantelfläche: M = 2 * π * r * h = 4 * π * r² (1) Effektive Dichte ρ2 = ρ1 – ρ3 (2) Potentielle Energie im Schwerefeld E = g * m * h (3) Die effektive Masse des Zylinders m = π * r² * 2 h * ρ2 (4) Gleichung (4) in Gleichung (3) eingesetzt, unter Berücksichtigung, dass h = r sein soll: E = g * π * r² * 2 * r * ρ2 * r (5) Gleichung (5) zusammengefasst: l h E = 2 * π * g * ρ2 * r4

Basistunnel Wasserzu -ablauf Bauarbeiten Bohrtürme Versorgungs-straße Bohrlöcher 1km 1. Tunnel Versorgungs-schacht Basistunnel Wasserzu -ablauf

Bauarbeiten 1km Bohrlöcher Obere Sägestation 1. Tunnel Versorgungs-straße Bohrlöcher 1km Obere Sägestation 1. Tunnel Untere Sägestation Sägeseil

Sägevorgang Oberfläche Bohrlöcher Antrieb Gestein r Sägeseil 1. Tunnel geschnittener Bereich r Sägeseil 1. Tunnel

Gebirge Kolben Aussenwand I Sägeschlitz mittlerer Tunnel Dichte Wand Stützstrebe Podest Dichtung Wasser unter Druck

Kolbenseite mittlerer Tunnel Aussenwand II Gebirge Kolben Kolbenseite mittlerer Tunnel Riß im Gebirge Abdichtung aufbringen Wand mit Abdichtung Dichtung Wasser unter Druck

Wassermenge Benötigte Wassermenge bei 500m Radius: 390 Mio. m³ Zufluss bei einem Monat Füllzeit: 152m³/s zum Vergleich: Schluchseekraftwerk: 80m³/s Ablauf Rhein bei Speyer: 1.200m³/s Mittel Zufluss bei einer Woche Füllzeit: 650m³/s Die Wassermenge ist handhabbar, insbesondere, wenn man das System als Langzeitspeicher sieht

Anforderung an Speicher Nach Dirk Uwe Sauer Energie und Leistungsdichte 2.000kWh/m² (100*Speichersee) Schnelle Ansprechzeit Schwarzstartfähig Lebensdauer (praktisch unbegrenzt) Hochstrombelastbarkeit (Generatorenabhängig) Geringe Anforderungen an Ladeelektronik (ja) Geringes Sicherheitsrisiko (Sehr gering) Hoher Wirkungsgrad (70-80%) Geringer Wartungsbedarf (ja) Einfache Bestimmung des Ladezustands (ja!) Einfaches und kosten-effizientes Recycling (ja)

Wirtschaftliche Betrachtungen 17.-18.11.2009 Wirtschaftliche Betrachtungen

Speicherkapazität 1.700 GWh Tagesproduktion D Beispiel 500m

Kosten der Anlage Tunnelsystem 50.000€/m Sägen 10€/m² Verkleiden 100€/m² Dichtung 1.000€/m Turbinen Generatoren 200€/kW Pumpen  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/2017 18

Kosten pro kWh Speichervolumen 70€ Pumpspeicherkraftwerke Beispielanlage 0,39 100 500 1.000

Kosten pro kWh Speichervolumen mit Konverter Pumpspeicherkraftwerke Tag Woche Beispielanlage 0,39 Monat Jahr 100 500 1.000  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/2017 20

Kalkulation Baukosten Preis Einheit Mio € Tunnel 50.000 €/m 464 Sägen 10 €/m² 39 Dichtfläche 100 157 Dichtung 1000 3 Summe 664  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/2017 21

Kalkulation Kosten Mio € Baukosten 664 Pumpen/ Generator 200 €/kWh (T=7d) 2.040 Summe 2.700  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/2017 22

Return of Invest Umsätze Mio € Stromeinkauf pro Jahr 20 €/MWh (T=100d) 490 Stromverkauf pro Jahr 70 1.200 (Q=70%) Überschuss pro Jahr 710  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/2017 23

Return of Invest Innerhalb von vier Jahren hat sich die Anlage unter den vorgestellten Annahmen amortisiert Bei zunehmender Einspeisung aus regenerativen Quellen wird die Preisspanne zwischen Hoch- und Tiefstpreisphasen vermutlich deutlich größer  KISTERS AG KISTERS Präsentation 27/03/2017 24

17.-18.11.2009 Perspektiven

Speicher für den Jahresbedarf Strom in Deutschland Think Big++! Speicher für den Jahresbedarf Strom in Deutschland Durchmesser: 4,4km Höhe: 2,2km Speichervolumen: 624 TWh

Export Sollte diese Technologie erstmals in Deutschland erfolgreich eingesetzt werden, wäre ein Exportprodukt von erheblicher volkswirtschaftlicher Bedeutung geschaffen Mit dieser Technologie ist das Grundproblem der Erneuerbaren Energien, die Fluktuation der Quellen, gelöst  KISTERS AG Referent, Firma 27/03/2017 27 27

Prof. Dr. Eduard Heindl Rohrbacher Straße 6 Tel. 0177 21 83 578 eduard@heindl.de D-78120 Furtwangen Fax 07723 50 34 78 www.solarserver.de