Die Idee dahinter ist simpel und doch innovativ: Vier leistungsstarke Windenergieanlagen, die mit einem Pumpspeicherkraftwerk verbunden sind, sollen ab 2018 die Kombination aus Wind- und Wasserkraft zur Stromerzeugung nutzen – und so eine flexible Energieversorgung für die 12.000-Einwohner-Stadt Gaildorf im Nordosten Baden-Württembergs sicherstellen. Neben der Erzeugung regenerativer Energie sind insbesondere die Einspeisung ins Stromnetz und die Speicherung aktuelle Themen, denen sich Kommunen und Energiedienstleister stellen müssen. Mit der Frage nach einer einzigartigen Speichertechnologie hat sich auch Ingenieur, Initiator und Produktentwickler Alexander Schechner intensiv beschäftigt und mit dem Naturstromspeicher Gaildorf ein einzigartiges Energieprojekt ins Leben gerufen. Die weltweit erste Anlage verbindet Windräder mit einem Pumpspeicherkraftwerk und einem Unterbecken im Tal. Mit der im Moment nicht benötigten Windenergie wird das Wasser nach oben gepumpt und bei Strombedarf nach unten auf die Turbinen im Kraftwerk geleitet.
Kombinierte Wind- und Wasserkraft
Damit Wind und Wasser perfekt Hand in Hand arbeiten können, entstehen auf den Limpurger Bergen oberhalb des Kochertals seit Baubeginn im April 2016 vier Windkrafttürme, die mit einer Gesamthöhe von bis zu 240 Metern zu den bislang höchsten der Welt zählen. Die von Max Bögl geplanten und zu erstellenden Windräder mit insgesamt 13,6 Megawatt Leistung erreichen Nabenhöhen von 158 bis 178 Metern und haben einen Rotordurchmesser von 137 Metern. Der Clou: Während konventionelle Pumpspeicherkraftwerke jeweils nur über ein Ober- und ein Unterbecken verfügen, ist beim Projekt Gaildorf das Oberbecken quasi in vier kleine aufgeteilt, die direkt in die Windenergieanlagen integriert sind.
Turmfundamente als Wasserspeicher
Dazu werden auf den klassischen Ringfundamenten der Windkrafttürme Wasserspeicher verbaut, die 40 Meter hoch sind und einen Durchmesser von knapp 17 Metern aufweisen. Diese Aktivbecken werden in Tübbing-Bauweise erstellt und bestehen aus vier Segmenten, die jeweils einzelne Ringe bilden, aus denen sich die gewaltigen Sockelfundamente modular zusammensetzen. Die aus der Tunnelbautechnik stammenden Bauteile werden im Fertigteilwerk in Sengenthal hergestellt und seit August auf die Baustelle geliefert. Den oberen Abschluss der Aktivbecken bildet ein weiteres Ringfundament, auf dem sich dann der bewährte Hybridturm System Max Bögl aus Spannbeton und Stahl in die Höhe schraubt.
Gesteigerte Windausbeute
Die Sockelfundamente stehen ihrerseits in Außenbecken mit jeweils 63 Metern Durchmesser, die bis zu 13 Meter hoch mit Wasser gefüllt sind und somit den größten Teil der Wassermengen speichern können. Zusammen mit diesen vorgelagerten Passivbecken können die Speicherfundamente der Windkrafttürme rund 160.000 Kubikmeter Wasser aufnehmen. Zusätzlich erhöhen die Aktivbecken das Fundament der Anlagen und damit die Nabenhöhe der Rotoren um bis zu 40 Meter, sodass die Stromerzeugung aus Windkraft um bis zu 25 Prozent gesteigert werden kann.
Einsatz neuester Technologien
Ein Druckrohr verbindet die Windkrafttürme untereinander und mit dem 200 Meter tiefer im Tal gelegenen Unterbecken. Das rund 400 x 150 Meter große Wasserreservoir des Pumpspeicherkraftwerks soll als attraktiv gestaltetes Gewässer zukünftig auch der Naherholung dienen. Die hochinnovative PE-Hochdruckrohrleitung mit 30 bar Betriebsdruck wurde speziell entwickelt und musste zusammen mit der entsprechenden Verlegetechnik bereits in der Vorbereitungsphase des Projektes konzipiert und umgesetzt werden. Die neue Technik ermöglicht bisher unerreichte Verlegegeschwindigkeiten des Druckrohres und reduziert den erforderlichen Eingriff in die Landschaft um ein Vielfaches. Gute Gründe, das Konzept im Deutschen Patent- und Markenamt (DPMA) in München zur Prüfung vorzulegen.
Weltweit schnellste Pumpspeicheranlage
Zwischen Windpark und talseitigem Wasserreservoir entsteht ein modernes Pumpspeicherkraftwerk. Liefern die Windkraftanlagen mehr Strom als benötigt, wird das Wasser aus dem Unterbecken in die Turmspeicher der Windräder und die sie umgebenden Passivbecken gepumpt. Herrscht Flaute oder wird mehr Strom benötigt, wird das in den Türmen gespeicherte Wasser talwärts zum Kraftwerk geleitet und treibt dort drei Pumpturbinen an, die ebenfalls für das Projekt neu entwickelt wurden. Innerhalb von nur 30 Sekunden sollen die Turbinen der Firma Voith Hydro volle Leistung von bis zu 16 Megawatt liefern. Die elektrische Speicherkapazität des Kraftwerks ist auf 70 Megawattstunden ausgelegt.
Ökologische Stromerzeugung und -speicherung
Der Vorteil dieser neuartigen Pilotanlage besteht nicht nur darin, dass die überschüssige, regenerativ erzeugte Energie kurzfristig vor Ort gespeichert werden kann, ohne deren Erzeugung drosseln zu müssen. Neben der dezentralen und nachhaltigen Stromerzeugung ohne CO²-Emissionen liefert die innovative Technik auch die für das zukünftige Energiesystem benötigte Flexibilität. Das überzeugte auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit(BMUB): Es fördert das Vorhaben mit Mitteln in Höhe von 7.150.000 Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm.