Durch den wachsenden Anteil an Strom aus Wind- und Sonnenenergieanlagen wird auch die Produktion über die Zeit hinweg weniger planbar. Zuverlässige Möglichkeiten zum Speichern von überschüssiger Energie, wenn beispielsweise in der Nacht der Wind weht, der Verbrauch aber auf Sparflamme läuft, gibt es wenige.

Neben dem künftig womöglich attraktiven Parken von Überschüssen etwa in den Batterien von Elektroautos sind es vor allem Pumpspeicherkraftwerke, die als Energiespeicher erprobt sind. Dabei wird Wasser in einen höher gelegenen Stausee gepumpt, das dann bei Bedarf Turbinen zur Stromproduktion antreibt.

Während Akkus sich vor allem zum kurzfristigen Einlagern eignen würden, machen die aufwendigen Pumpspeicherkraftwerke zum langfristigen Speichern dann viel Sinn, wenn der Energiebedarf ihres Einzugsgebietes entsprechend gross ist. Eine Lösung dazwischen könnten für das Team um Energieforscher Julian Hunt vom Internationalen Institut für Angewandte Systemanalyse (IIASA) in Laxenburg bei Wien die von ihnen vorgeschlagenen Bergspeicherkraftwerke darstellen.

Wo Wasser fehlt, kommt Sand zum Einsatz

Der Ansatz eigne sich demnach vor allem in Regionen, wo Wasser eher Mangelware ist, der Speicherbedarf unter 20 Megawatt liegt und der Energiebedarf über das Jahr hinweg stark schwankt, schreiben die Forscher im Fachjournal «Energy».

Voraussetzung für solche Anlagen in kleiner dimensionierten Netzen ist allerdings eine entsprechende Topografie: So braucht es zum Aufbau der «Talstation» der Seilbahn einen Ort neben einem steilen Berghang, wo es auch Sand oder Kies zum Verfrachten gibt. Mit überschüssigem Strom aus alternativen Energiequellen würde das Material dann in Gondel-artigen Behältern zum Speicherbereich in grösserer Höhe gebracht werden.

Wird dann Strom benötigt, wird das Material vom Berg wieder in Behälter verfrachtet und talwärts geschickt. Die dabei freiwerdende potenzielle Energie kann zur Stromerzeugung genutzt werden. Gebe es in höheren Bereichen auch noch Wasservorkommen, könnte in solchen weitgehend automatisch laufenden Anlagen zu gewissen Zeiten auch Wasser zirkulieren, informiert das IIASA.

Weniger Verluste

«Einer der Vorteile des Systems ist, dass Sand billig ist und im Gegensatz zu Wasser nicht verdunstet. So verliert man keine potenzielle Energie und kann den Prozess beliebig oft wiederholen. Das macht das System vor allem für trockene Regionen interessant», so Hunt.

Im Gegensatz zu Pumpspeicherkraftwerken, bei denen der Wasserdruck ab einem Höhenunterschied von 1200 Metern zu gross wird, gibt es für die Technologie auch kein Höhenlimit. Bergspeicherkraftwerke könnten auch bei Höhendifferenzen von 5000 Metern betrieben werden. Je grösser der Unterschied ist, desto niedriger wäre auch der resultierende Strompreis, so die Wissenschaftler, die in ihrer Publikation den fiktiven Betrieb von solchen Anlagen auf der Insel Molokai (Hawaii) durchkalkuliert haben.

Neben der Himalaya-Region, den Anden, den Alpen oder den Rocky Mountains seien solche Systeme auf Inseln mit steilen Bergflanken, wie etwa Hawaii, anderen Pazifikinseln, den Kapverden, den Philippinen oder etwa auf Madeira denkbar. Wenn auch die Preise für derart generierte Energie nicht unbedingt niedrig wären, wie die Wissenschaftler berechneten, wäre die Idee vielerorts trotzdem attraktiv, wenn es darum geht, erneuerbare Energiesysteme auch in entlegenere Regionen zu tragen.

Fachartikelnummer - DOI: 10.1016/j.energy.2019.116419