Das hessische Start-up Energy Towers will Strom aus Quellen gewinnen, die bislang wenig genutzt werden: industrielle Abwärme, Geothermie, Biogas, Pellets oder Wasserkraft. Dafür sollen modulare Kraftwerksanlagen entwickelt werden, die nach dem archimedischen Prinzip arbeiten: In einer Flüssigkeitssäule steigen sogenannte Arbeitskörper durch hydrostatischen Auftrieb nach oben, setzen eine Kette in Bewegung und treiben damit einen Generator an. Anschließend sinken sie auf der anderen Seite wieder ab, und der Kreislauf beginnt von vorn.
Nach Angaben des Unternehmens sollen die Anlagen wetterunabhängig Strom liefern und sich je nach Bedarf von Grund- bis Spitzenlast einsetzen lassen. Genannt werden Anlagengrößen bis zu fünf Megawatt. Als mögliche Einsatzfelder nennt Energy Towers Industriestandorte, Kommunen, Mikronetze und Regionen mit schwacher Netzinfrastruktur.
Erste wissenschaftliche Einordnung der innovativen Idee
Eine erste wissenschaftliche Einordnung hat das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) vorgenommen. Untersucht wurde jedoch nur ein Ausschnitt des Systems, das aus fünf Komponenten besteht: Umwandlung der Primärenergie, Hydraulik, Schleusen, Turm und Generator. Berechnet wurden nur zwei davon: das hydraulische System und der Turm. Für die Hydraulik ermittelten die Forscher einen Zielwirkungsgrad von 68 Prozent. Für den Turm fällt das Ergebnis günstiger aus. Dort wurden unter anderem Strömungsverluste an den Auftriebskörpern, den Halterungen und der Kette, Reibungsverluste in Ketten und Lagern sowie Verluste beim Anheben und Umsetzen der Auftriebskörper am oberen Ende des Turms einbezogen.
Der berechnete Wirkungsgrad hängt stark von der Zykluszeit ab: Bei sehr kurzen Zyklen unter 0,2 Sekunden erzeugt der Turm laut Modell keine Leistung, weil die Strömungsverluste zu groß werden. Messbare Leistung ergibt sich ab rund 0,37 Sekunden. Der Wirkungsgrad steigt mit längerer Zykluszeit und nähert sich oberhalb von drei Sekunden einem Wert von etwa 87 Prozent. Die Ergebnisse seien aber ausdrücklich keine Aussage über den Wirkungsgrad der Gesamtanlage, denn die Berechnungen beruhen zunächst auf analytischen Modellen und den verfügbaren Daten. Weitere Teilsysteme, insbesondere die Schleusen, müssten einbezogen werden, bevor sich die tatsächliche Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems belastbar beurteilen lässt.
Baustein für eine wetterunabhängige, dezentrale Stromversorgung
Entscheidend wird deshalb der nächste Schritt: die Integration der Teilsysteme in einen funktionsfähigen Prototyp. Erst unter realen Betriebsbedingungen lässt sich beurteilen, ob die Technik effizient, zuverlässig und wirtschaftlich arbeitet. Gelingt der Nachweis, könnten Energy Towers eine Ergänzung für Standorte sein, an denen kontinuierlich nutzbare Abwärme oder andere erneuerbare Wärmequellen verfügbar sind. Als Ersatz für Wind- und Solarenergie taugt die Technologie nicht, interessant wäre sie aber als Baustein für eine wetterunabhängige, dezentrale Stromversorgung.
