Könnte Hawaii den Treibstoffspeicher von Pearl Harbor für Pumpspeicherkraftwerke umfunktionieren?

Im Zweiten Weltkrieg hatte das amerikanische Militär ein Problem, mit dem auch die Russen heute konfrontiert sind. Für seine militärischen Bemühungen benötigte es absurde Mengen an Treibstoff, und oberirdische Panzer waren riesige, stationäre, dünnwandige Ziele voller brennbarem Material. Deshalb begann das US-Militär damit, unterirdische Kavernen für seine Treibstoffvorräte in der Nähe von Stützpunkten zu graben, wo es möglich war, und die Schwerkraft zu nutzen, um den Treibstoff zur Basis zu transportieren.

Im Jahr 1940 blickte die US-Regierung auf den Wind des Krieges, blickte auf die Treibstofftanks in Pearl Harbor und sagte sich: Das ist eine strategische Schwäche. Schließlich operierte ein Großteil der Pazifikflotte vom Hafen aus, und wenn sie die Schiffe und Flugzeuge nicht mit Treibstoff versorgen konnten, dann verfügten sie über viel teuren Stahl und nicht über eine Streitmacht. Also untersuchten sie die nahegelegenen Hügel und ließen sich an einem Standort 2,5 Meilen (4 km) vom Hafen entfernt nieder. Es wurde das Unterirdisches Kraftstofflager von Red Hill Einrichtung.

Sie wandten einige innovative Bautechniken an, darunter vertikale Tanks und Erweiterungsschächte mit Felsförderern am Boden, die es ihnen ermöglichten, die Anlage viel schneller als mit historischen Techniken zu bauen. Für den japanischen Angriff im Jahr 1941 waren sie jedoch nicht rechtzeitig fertig. Das Baugebiet wurde zur Grabstätte vieler Opfer.

Der Treibstoff floss durch mehrere Rohre für verschiedene Treibstoffarten, die durch einen Tunnel zum Hafen liefen. Eine Pumpstation am Hafen kontrollierte den Durchfluss. Da die Anlage relativ hoch über dem Hafen liegt, konnte Treibstoff sehr schnell geladen werden.

Überlagerte Panzer zeigen ihren Standort in der Red Hill-Anlage. Mit freundlicher Genehmigung der EPA

Ursprünglich nur für eine Handvoll unterirdischer Kavernen mit Raum für Erweiterungen gedacht, wuchs der Standort schnell auf 20 Kavernen an, die 250 Millionen Gallonen, also fast eine Milliarde Liter, verschiedener Arten flüssiger Brennstoffe für Kriegsmaschinen fassen können.

Einige Jahrzehnte später ging es nicht mehr darum, eine riesige Kriegsflotte und Flugzeuge anzutreiben, sondern Vergiftung des Grundwassers von O’ahu. Dies wurde 2014 zu einem Problem, als es dem Betriebspersonal gelang, beim Nachfüllen der Anlage 27.000 Gallonen (102.000 Liter) Kerosin zu verschütten. Dies führte zu einer Reihe von Boden- und Grundwasserspiegeluntersuchungen und ergab wenig überraschend, dass jahrzehntelange Nutzung fossiler Brennstoffe erhöhte Mengen an ungesunden Kohlenwasserstoffen im Ökosystem hinterlassen hatte. Das Trinkwasser blieb innerhalb der Gesundheitsnormen von Bund und Ländern.

Die Anlage blieb in Betrieb und bis 2021 lief alles wieder normal. In diesem Jahr kam es zu zwei Verschüttungen. Einer beeinträchtigte das Trinkwasser von 93.000 Militärangehörigen und der andere schüttete weitere 19.000 Gallonen Kerosin aus. Es wird viel gejammert und geweint. Visionen von 250 Millionen Gallonen Diesel und Kerosin, die in den ansonsten touristenfreundlichen Ozean fließen. Der Sierra Club und andere Gruppen stimmten zu und sagten, es sei an der Zeit, die Einrichtung zu schließen.

Und so gab Verteidigungsminister Austin im Jahr 2022 dem Verteidigungsministerium den Befehl, den Stecker zu ziehen. Bis dann, Red Hill. Es folgte eine Menge Arbeit. Pläne, Kommentare zu Plänen, Ablehnungen von Plänen, Änderungen von Plänen, Beginn der Arbeiten usw. Das Militär erwartet dies in vollem Umfang die Anlage bis 2027 stilllegenaber belassen Sie die Tanks an Ort und Stelle für eine unbestimmte zukünftige Verwendung, bei der kein Kraftstoff oder andere giftige Substanzen verwendet werden.

Heute hat sich jemand an mich gewandt und nach einer möglichen Nutzung gefragt, die er sich ausgedacht hat, nämlich die Umnutzung der Kavernen für die Pumpspeicherung von Elektrizität. Bis zu dem Zeitpunkt, als die Frage gestellt wurde, hatte ich keine Ahnung, dass die Einrichtung existierte. Zwanzig Sekunden des Lesens deuteten darauf hin, dass es sich bei dem Standort eher um einen neuen Superfund-Standort handelte, der jahrzehntelange Sanierungsarbeiten erforderte, als um etwas, durch das man regelmäßig Wasser spülen wollte. Meine Meinung hat sich nicht unbedingt geändert, aber ich habe weitergemacht.

Die erste Frage, die ich mir stellte, war die Kopfhöhe. Das ist die Höhe von der Wasseroberfläche eines Wasserkraftwerks bis zu den Turbinen. Dies ist wichtig, da die Formel für Energie aus Pumpspeicherkraftwerken Masse mal Schwerkraft mal Höhe lautet. Kilogramm mal 9,8 m/s^2 mal Meter, denn am Ende würde ich lieber auf brauchbare Maße, Joule und MWh hinauskommen. Die Energie in einer Pumpspeicherkraftwerksanlage skaliert natürlich linear mit der Höhe, und obwohl der für den Kraftstoff bereitgestellte Druck recht vernünftig erschien, heißt das nicht, dass er für Pumpspeicherkraftwerke geeignet war.

Natürlich stand nichts davon in den öffentlichen Unterlagen, die ich über die Anlage finden konnte. Vielleicht hat das etwas mit Militärgeheimnissen zu tun, oder vielleicht hat niemand gedacht, dass es irgendjemanden interessieren würde. Gehen Sie zu einem praktischen Tool, das die Höhe auf einem bestimmten Breiten- und Längengrad anzeigt, mit denen von Google Maps. Es stellte sich heraus, dass die Höhe über dem Meeresspiegel 104 Meter betrug.

Aber die ausgegrabenen Kavernen selbst lagen 30 Meter unter der Erde. Schwer zu bombardieren, wissen Sie? Die maximale Kopfhöhe betrug also nur etwa 74 Meter. Natürlich sinkt der Wasserstand bei 20 nicht angeschlossenen Tanks nicht so stark wie in einem normalen Stausee, was man wahrscheinlich mit Quertunneln beheben möchte, wenn das überhaupt möglich wäre. Berichten zufolge sind die Tanks jedoch groß genug, um ein 20-stöckiges Gebäude aufzunehmen, also etwa 280 Fuß oder 86 Meter.

Offensichtlich gibt es ein Problem, denn die Ingenieure würden den Boden der Tanks nicht unterhalb des Niveaus der Basis und unterhalb des Meeresspiegels bauen. Der Google Maps-Standort liegt unterhalb der Kammlinie, daher geben wir noch einmal 20 Meter Kopfhöhe hinzu, damit alle Zahlen zumindest grob einen Sinn ergeben. 94 Meter Kopfhöhe also.

Aber zurück zu den nicht angeschlossenen Tanks: Die Kopfhöhe sinkt ziemlich schnell. Es ist ein ziemlich tiefes, aber schmales Reservoir, und wenn ein Viertel der Flüssigkeit aufgebraucht ist, ist auch ein Viertel der Kopfhöhe aufgebraucht. Für die gesamte Energiespeicherung ist die durchschnittliche Fallhöhe von etwa 50 Metern wahrscheinlich die richtige Wahl. (Der Mangel an Präzision ist auf die mangelnde Präzision der Daten zurückzuführen.)

Wir haben die Masse von rund einer Milliarde Litern Wasser, also einer Milliarde Kilogramm, weil im eigentlich brauchbaren metrischen System primäre Maßeinheiten bewusst aufeinander bezogen werden. Masse mal Schwerkraft mal Höhe ergibt eine sehr große Zahl in Joule, und wenn wir das in Megawattstunden umrechnen, erhalten wir knapp 140 MWh Stromspeicher.

Hmmm… das ist nicht so viel, aber es ist sicherlich keine winzige Menge. Wie verhält sich das im Vergleich zum Stromverbrauch von Hawaii? Nun, die Inseln verbrauchen jährlich etwa 9.000 GWh, also etwa 25 GWh pro Tag. Ungefähr eine Million der 1,4 Millionen Hawaiianer leben auf O’ahu, daher wird auch der größte Teil der Nachfrage dort sein. Wie die Karte oben zeigt, grenzt Red Hill an Honolulu, die größte Stadt der Inseln. Vermutlich beträgt der durchschnittliche Bedarf von O’ahu etwa 18 GWh pro Tag, und ein Pumpspeicherkraftwerk in Red Hill würde fast 1 % davon decken. Das wäre eine sinnvolle Ergänzung.

Natürlich gibt es hier eine Falte. Dies setzt voraus, dass der Ozean als Grundreservoir genutzt wird. Die Nutzung bestehender Gewässer als Grundreservoirs ist in der Pumpwasserkraft eine ziemlich gängige Praxis, wobei die Anlage in Michigan den gleichnamigen See nutzt und der Standort Red John von Intelligent Land Investment in Schottland auf die Nutzung von Loch Ness ausgelegt ist.

Aber Meerwasser ist für mechanische Geräte viel schädlicher als Süßwasser. Es gibt noch viel mehr Mineralien, darunter natürlich Salz, die sich auf Dingen ansammeln. Und noch viel mehr mikroskopisch kleine Lebewesen, die sich gerne an Dingen festklammern, um einen Brei zu erzeugen, auf dem etwas größere Dinge wachsen können, und so weiter, bis man eine Masse von Seepocken und anderen Schalentieren mit herabhängenden Algen hat, durch die man vage erkennen kann, was sich darin befand den ersten Platz. Im Vergleich zu Süßwasser ist Pumpwasser keine wirklich gute Massenquelle.

Abgesehen davon sind da noch die Reste fossiler Brennstoffe in den Tanks und Leitungen. Das Zeug wird in die Felsen ausgelaugt. Ich bin mir ziemlich sicher, dass fast jeder Hawaiianer und viele andere Menschen sowie die EPA es ablehnen würden, regelmäßig den schlimmsten Schlamm von Jahrzehnten nach Pearl Harbor und in den Pazifischen Ozean zu spülen. Dafür gibt es wahrscheinlich Lösungen, aber diese werden nicht billig, einfach und wahrscheinlich nicht so schnell sein wie der Bau der Anlage überhaupt.

Ist es eine gute Idee, Red Hill in Red John Pacific zu verwandeln? Wahrscheinlich nicht, aber es ist eine interessante Idee. Rund um stillgelegte Kohlebergwerke wird viel getan, um Standorte zur Förderung fossiler Brennstoffe in geschlossene, außerhalb des Flusses gepumpte Wasserkraftanlagen umzuwandeln. Es gibt also einen Präzedenzfall für eine weitaus schonendere Umnutzung von Infrastrukturen für fossile Brennstoffe.

Natürlich gibt es auf Hawaii viele Topographien, daher ist es wahrscheinlich besser, einfach ein geschlossenes, flussabwärts gepumptes Wasserkraftwerk mit viel höheren Fallhöhen und Süßwasser zu bauen. Aber das bedeutet nicht, dass jemand Red Hill nicht ernsthaft betrachten und mehr als nur diese Serviettenrechnung anstellen sollte. 140 MWh hocheffizienter Speicher neben Honolulu, der die vorhandene Infrastruktur wiederverwendet, sollten nicht von der Hand gewiesen werden.