Warum Kavernen?
Betonhohlkörper sollen bei Flutung des Tagebaus großen Druck aushalten können und sollen dennoch wirtschaftlich sein. Betonbauten mit diesen Anforderungen könnten ähnlich einer Glocke sein und könnten in Gleitschal-Bauweise errichtet werden.
Im Schema werden vereinfacht Zylinder mit Halbkugeln verwendet.
Die Glocken als Unterwasserreservoir ähneln in Bauausführung und statischen Anforderungen den nunmehr 40 Jahre alten AKW-Containments. Somit liegen für den Bau solcher Kavernen langjährige Erfahrungen vor.
Für den Bau der notwendigen Druckleitungsstollen und der Kraftwerkskaverne, in der die Pumpturbinen untergebracht werden, gibt es in Deutschland, in der Schweiz und in Österreich ebenfalls langjährige Erfahrungen.
Der Standort Hambach bietet noch den großen Vorteil, dass die wichtigsten Rohstoffe für Kavernen und Stollen vor Ort z.B. Betonkies aus der Manheimer Bucht gewonnen werden können bzw. aus nur geringer Entfernung z.B. Zement aus Wülfrath antransportiert werden müssen.
Je Betonkaverne mit ca. 1 Mio. m³ Nutzvolumen (ca. 150m hoch, ca. 100m Durchmesser) wären auf Grund der großen Wandstärken ca. 300.000 bis 350.000 m³ Beton notwendig. Würden z.B. 100 Kavernen für ein sehr großes PSKW gebaut werden, entspräche das ca. 35 Mio³ Kies was ca. 14,5% der gesamten in der Manheimer Bucht bewegten Kiesmengen bedeuten würde.
Technische Daten / Betonrechnung
siehe erweiterte Annahmen
- eine Betonglocke:
- Zylindermantel: Innen-Radius 50m, Wandstärke 5m, Höhe 100m
- Innen-Volumen (siehe Wassermenge): 785000m³
- Außen-Volumen: V = 3.14 * (r + d) ^ 2 * h = 3.14 * (50m + 5m) ^ 2 * 100m = 950000m³
- Volumen Wand: 950000m³ – 785000m³ = 165000m³
- Halbkugelschale: Innen-Radius 50m, Wandstärke 5m
- Innen-Volumen (siehe Wassermenge): 262000m³
- Außen-Volumen: V = 1 / 2 * 4 / 3 * 3.14 * (r + d) ^ 3 = 1 / 2 * 4 / 3 * 3.14 * (50m + 5m) ^ 3 = 348000m³
- Volumen Wand: 348000m³ – 262000m³ = 86000m³
- Volumen Wand Kaverne: 165000m³ + 86000m³ = 251000m³
- Zylindermantel: Innen-Radius 50m, Wandstärke 5m, Höhe 100m
- Gesamt-Beton-Menge aller Glocken: 120 * 251000m³ = 30 Mio m³
Vergleich und Einordnung:
- Jahresproduktion Beton in Deutschland: 52 Mio m³ (siehe Transportbeton.org-2022)
- bei 5 Jahren Bauzeit 12% der Produktion notwendig -> ambitioniert aber realisitisch
TODO: Wirtschaftlichkeitsrechnung überprüfen
Angenommene Kosten für den Beton (Herstellung, Verarbeitung und Transport): 200 €/m³
Kosten für eine Kaverne: 350.000 m³ * 200 €/m³ = 70 Millionen Euro
Angenommene Kosten für jeweils eine Turbine: 20 Millionen Euro
Angenommene, anteilige Kosten für Staumauer, Herrichtung Obersee, Druckstollen, Leitungen pro Kaverne: 10 Millionen Euro
==> 100 Millionen pro Kaverne
Invesitionskosten pro kWh: 100 Euro /kWh.
Angenommene Zyklenzahl / Jahr ( orientiert an anderen Pumpspeicherkraftwerken z.B. Goldisthal): ca. 200
Angenommene Lebensdauer: 50 Jahre
(Realistische Lebensdauer von Betonkavernen und Turbinen liegt eher bei 100 Jahren und mehr)
Gespeicherte Energie über Lebensdauer: ca. 10 Milliarden kWh.
Die Speicherkosten (ohne niedrige Unterhaltskosten) ergeben sich dann zu ca. 1 Cent für die Speicherung von einer kWh.