Was ist pumpspeicherkraftwerk?

Pumpspeicherkraftwerke (PSW)

Pumpspeicherkraftwerke (PSW) sind eine etablierte Technologie zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie. Sie nutzen zwei Wasserbecken auf unterschiedlichen Höhen, um Energie zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben.

Funktionsweise:

• Energiespeicherung (Pumpbetrieb): Wenn überschüssige Energie im Stromnetz vorhanden ist (z.B. durch Wind- oder Solarenergie), wird Wasser aus dem unteren Becken (Unterbecken) in das höher gelegene Becken (Oberbecken) gepumpt. Dieser Vorgang verbraucht elektrische Energie.
• Energiefreigabe (Turbinenbetrieb): Bei Bedarf wird das Wasser aus dem Oberbecken abgelassen und fließt durch Turbinen zurück ins Unterbecken. Dabei wird die potentielle Energie des Wassers in elektrische Energie umgewandelt, die ins Stromnetz eingespeist wird.

Wichtige Komponenten:

• Oberbecken: Speichert das Wasser in erhöhter Lage.
• Unterbecken: Dient als Reservoir für das Wasser nach der Turbinierung oder vor dem Pumpvorgang.
• Pumpturbinen: Können sowohl als Pumpe als auch als Turbine eingesetzt werden. Moderne Anlagen nutzen oft reversible Pumpturbinen, die beide Funktionen erfüllen können.
• Druckrohrleitung: Verbindet die Becken und transportiert das Wasser.
• Krafthaus: Beherbergt die Pumpturbinen, Generatoren und zugehörige Steuerungstechnik.

Vorteile:

• Große Speicherkapazität: PSW können große Mengen an Energie speichern und bei Bedarf abgeben, was sie zu wichtigen Bausteinen für die Stabilisierung des Stromnetzes macht.
• Schnelle Reaktionszeit: PSW können innerhalb weniger Minuten auf Lastanforderungen reagieren und somit Frequenzschwankungen im Netz ausgleichen.
• Etablierte Technologie: PSW sind eine ausgereifte und zuverlässige Technologie mit langer Lebensdauer.
• Ermöglichung erneuerbarer Energien: PSW können überschüssige Energie aus erneuerbaren Energiequellen speichern und bei Bedarf wieder abgeben, wodurch sie zur Integration von Wind- und Solarenergie ins Stromnetz beitragen.

Nachteile:

• Hohe Investitionskosten: Der Bau eines PSW ist mit hohen Investitionskosten verbunden.
• Eingriffe in die Landschaft: Der Bau von Becken und Rohrleitungen kann erhebliche Eingriffe in die Landschaft bedeuten. Diesbezüglich muss eine umfassende <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Umweltverträglichkeitsprüfung">Umweltverträglichkeitsprüfung</a> erfolgen.
• Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad von PSW liegt typischerweise zwischen 70% und 85%. Ein Teil der eingesetzten Energie geht also bei der Speicherung und Freigabe verloren.
• Standortabhängigkeit: PSW benötigen geeignete Standorte mit ausreichendem Höhenunterschied und Wasservorkommen.

Anwendungen:

• Frequenzhaltung: PSW werden zur Frequenzhaltung im Stromnetz eingesetzt.
• Spitzenlastdeckung: PSW können zur Deckung von Spitzenlasten eingesetzt werden.
• Integration erneuerbarer Energien: PSW tragen zur Integration von Wind- und Solarenergie ins Stromnetz bei.
• Schwarzstartfähigkeit: Einige PSW sind schwarzstartfähig und können somit bei einem großflächigen Stromausfall das Stromnetz wieder hochfahren.

Weiterentwicklungen:

• Variable-Speed-Pumpspeicherkraftwerke: Diese Anlagen können ihre Drehzahl variabel anpassen und somit den Wirkungsgrad verbessern und flexibler auf Lastanforderungen reagieren.
• Unterirdische Pumpspeicherkraftwerke: Diese Anlagen werden unterirdisch gebaut, um die Eingriffe in die Landschaft zu minimieren.
• Pumpspeicherkraftwerke mit Meerwasser: Diese Anlagen nutzen Meerwasser als Speichermedium und können in Küstenregionen eingesetzt werden. Die <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Korrosion">Korrosion</a> durch Salzwasser ist hierbei eine Herausforderung.

Zukunft:

Pumpspeicherkraftwerke werden voraussichtlich auch in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Energiespeicherung und Stabilisierung des Stromnetzes spielen. Mit dem zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien wird der Bedarf an flexiblen Speicherkapazitäten weiter steigen. Insbesondere in Verbindung mit dem Ausbau der <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Netzstabilität">Netzstabilität</a> sind PSW ein wichtiger Baustein.