Durch die ökonomische Zentralsteuerung des Ausbaus von Sonnen- und Windenergie hat die Bundesrepublik Deutschland inzwischen an manchen Tagen eine massive Überproduktion an Strom.
Umgekehrt ist an windstillen und/oder schattigen Tagen die Produktion aus Wind und Sonne weit unter dem Bedarf. Zur Zeit wird dies dadurch "kompensiert", dass an manchen Tagen Strom ins Ausland verschenkt wird und an anderen Tagen Strom aus Gas, Kohle und durch Importe beschafft wird.
Diese Situation ist volkswirtschaftlich ganz offenbar unsinnig und bedarf einer Lösung.
Im Meer (Nordsee oder Ostsee) wird ein kreisförmiger Wasserspeicher errichtet, welcher mit überschüssigem Strom ins Meer gelenzt wird. An den Tagen des Strommangels wird wieder Wasser aus der See in den Speicher geflutet und damit Turbinen angetrieben. Zudem werden massive Stromleitungen (100GW Leistung) benötigt, welche die gesamte deutsche Windstromleistung übertragen können.
Die Konstruktion des Speichers erfolgt ähnlich den Damm- und Schleusenanlagen in Holland aus Beton, Stahl und evtl. Kohlefasermaterialien. Ebenso könnte man das Stauwerk im Yangtse-Fluss in China als ähnlich großes Projekt heranziehen.
Quantitative Lösung in der Programmiersprache C++ (numerische Integration)
//Uebersetzen mit $ g++ loesung.c++
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
//berechne die potentielle Energie einer Wassersaeule 100m*1m*1m
float energieWasserSaeule1mq(int hoehe)
{
float summeEnergie = 0.0f;
for(int h=1;h < hoehe; h++)
{
summeEnergie += 1000.0f*9.81f*h;
}
return summeEnergie;
}
int main(int argc, char** argv)
{
float energieSaeule = energieWasserSaeule1mq(100);
// https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2024/20240103_SMARD.html
// Stromproduktion 2023
float stromProJahr = 456.8E12f*3600.0;//456,8TWh
cout << "Stromproduktion Deutschland 2023:" << stromProJahr << "J" << endl;
float energieTag = stromProJahr/365.0;
cout << "Stromproduktion pro Tag:" << energieTag << "J" << endl;
//Leistung der Kraftwerke:
float leistung = energieTag / 86400.0;
cout << "Leistung Kraftwerke: " << leistung << "W" << endl;
float energieSpeicher = energieTag * 30.0f;
float flaeche = energieSpeicher / energieSaeule;
float radius = sqrt( flaeche / 3.1415 );
cout << "Energie Wasser-Saeule 100m*1m*1m:" << energieSaeule << "J" << endl;
cout << "Energie Speicher:" << energieSpeicher << "J" << endl;
cout << "Flaeche:" << flaeche << "m^2" << endl;
cout << "Radius:" << radius << "m" << endl;
}
Ausgabe des Programms:
Stromproduktion Deutschland 2023:1.64448e+18J
Stromproduktion pro Tag:4.50542e+15J
Leistung Kraftwerke: 5.21461e+10W
Energie Wasser-Saeule 100m*1m*1m:4.85595e+07J
Energie Speicher:1.35163e+17J
Flaeche:2.78345e+09m^2
Radius:29766.2m
Es wird also ein "scheibenförmiger" Speicherbehälter vom Durchmesser 60 000m und 100m Tiefe benötigt. Schon daran kann man erkennen, dass die Idee vom Windstrom als Stromlieferant sehr zweifelhaft ist. In Summe ergeben sich gigantische Zement- und Stahlmengen, welche für eine auch nur annähernd stetige Stromversorgung nötig sind. Das Material für die Windmühle ist nur "die halbe Miete". Der andere Anteil ist das hier beschriebene Hydrospeicher-Bauwerk, welches (siehe unten) die Betonproduktion Deutschlands für fuer 30 Jahre verschlingen würde. Elektrochemische Speicherung des deutschen Gesamtbedarfs für 1 Monat halte ich dagegen für vollständig illusorisch.
Überschlagsrechnung SpeicherwanneWie aus der Ueberschlagsrechnung zu ersehen, braucht das Bauwerk 1 Milliarde Tonnen Zement zur Herstellung. Das entspricht der deutschen Produktion von 30 Jahren.
Es gibt in Deutschland an Land keine Stelle, wo man ein Bauwerk mit 60km Durchmesser errichten koennte. Auch nicht in einem der grossen Waldgebiete.
Wasserspeicherkraftwerke haben eine hohe energetische Effizienz (Strom->Speicher->Strom) von mehr als 80%. Zudem sind Wasserspeicher mit der heutigen Technik herstellbar und brauchen keine unerprobten Komponenten.