Pumpspeicher

Die Pump­spei­cher­tech­no­logie ist eine ältere Tech­no­logie, die weit ver­breitet ist. Allein in Deutschland beträgt die instal­lierte Leistung ca. 6,5 Gigawatt und euro­paweit etwa 45 GW. Für eine Kommune in Nord und Mit­tel­deutschland ist ein wirt­schaft­licher Betrieb eines Pump­spei­cher­kraft­werks nicht wahr­scheinlich und kann im Rahmen von EnerPrax auf­grund der Dimension und der nötigen Inves­ti­ti­ons­kos­ten­kosten nicht unter­sucht werden. Da die Pump­speicher Tech­no­logie aber eine der größten Spei­cher­an­wen­dungen weltweit ist, wird hier kurz auf ihre Funktion ein­ge­gangen.

Pump­speicher wandeln elek­trische Energie über eine Pumpe in mecha­nische bezie­hungs­weise poten­tielle Energie um, indem Wasser in einen höher­ge­le­genen Spei­chersee gepumpt wird und bei Bedarf über eine Turbine mit Gene­rator wieder in Strom gewandelt wird. Der Zyklus­wir­kungsgrad beträgt dabei circa 75–80% bei einer elek­tri­schen Leistung etwa 30 bis 350 MW. Aus­schlag­gebend für den Wir­kungsgrad eines Pump­spei­chers ist, neben der Fallhöhe (Höhen­un­ter­schied zwi­schen Unterem und oberem Spei­cher­becken) und den Ver­lusten durch Rohre und Sicher­heits­ein­rich­tungen, der Typ der Turbine bezie­hungs­weise der Pumpe. Pumpe und Turbine können bei­spiels­weise zwei Anlagen sein, oder aber als ein Bauteil aus­ge­führt sein. Auch die Durch­strö­mungs­richtung und das Funk­ti­ons­prinzip können unter­schiedlich sein (Francis-, Pelton- oder Kaplan-Turbine).

Pump­spei­cher­kraft­werke werden vor allem für das soge­nannte Peak-Shaving ein­ge­setzt. Das bedeutet das Aus­gleichen von Höchst­lasten und Strom­spitzen im Stromnetz. Die Vor­teile eines Pump­spei­chers sind vor allem die schnelle Reak­ti­onszeit des Kraft­werks, sowie die Bereit­stellung von hohen Leis­tungen. Da die Ener­gie­spei­cherung in der Form von poten­ti­eller Energie ein sehr großes Spei­cher­vo­lumen benötigt und an besondere äußere Bedin­gungen geknüpft ist (Ver­füg­barkeit einer aus­rei­chend großen Was­ser­quelle, große Höhen­dif­ferenz auf geringer Strecke, usw.), bedeutet ein Pump­spei­cher­kraftwerk eine erheb­liche Inves­tition. Abge­sehen vom Peak-Shaving können Pump­speicher aber auch für die Bereit­stellung von Regel­leistung oder zur Bereit­stellung von Start­en­ergie für kon­ven­tio­nelle Kraft­werke ein­ge­setzt werden.

Die unten­ste­hende Grafik zeigt den typi­schen Peak-Shaving-Betrieb eines Pump­speicher-Kraft­werks. Der reale Betrieb eines modernen Kraft­werks ver­läuft wegen der durch erneu­erbare Energien stark schwan­kenden Strom­preise aller­dings weit weniger regel­mäßig.

 

 

Derzeit beschäf­tigen sich viele For­schungs­pro­jekte mit der Ener­gie­spei­cherung und auch spe­ziell mit Vari­anten des Pump­spei­chers. Bei­spiels­weise wäre eine Spei­cherung des Wassers in unter­ir­di­schen Kavernen, still­ge­legten Berg­werken oder alten Abraum­halden aus dem Tagebau. Anstatt Wasser wäre es auch möglich andere Massen durch hydrau­li­schen Druck „anzu­heben“ und damit über­schüssige Energie als poten­tielle Energie spei­chern.