Pumpspeicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerk Goldisthal. Quelle: Vattenfall Europe

In den letzten Jahren hat die Bedeutung von Pumpspeicherkraftwerken stark zugenommen. Ich möchte für diejenigen die mit dem Begriff „Pumpspeicherkraftwerk“ noch nichts anfangen können, das Prinzip und die Wirkungsweise kurz erläutern:

Zunächst einmal können Pumpspeicherkraftwerke nicht überall gebaut werden, denn man braucht zwei Becken die einen möglichst großen Höhenunterschied zueinander aufweisen. Diese Becken werden als Ober- und Unterbecken bezeichnet.

Es gibt Zeiten bei der Stromversorgung in denen sehr viel Strom zur Verfügung stehen muss (Spitzenbedarf) und andersrum gibt es Zeitabschnitte in denen der Energiebedarf im Netz sinkt und dementsprechend wenig Strom nachgefragt wird (zum Beispiel nachts). Diese Tatsache ist einer der Gründe die ein Pumpspeicherkraftwerk wirtschaftlich machen lässt. Bei Elektrizitätsüberschüssen im Netz lässt sich der Strom sehr preiswert beziehen und das Kraftwerk arbeitet im Pumpbetrieb. Wenn allerdings viel Strom benötigt wird, geht das Kraftwerk in den Generatorbetrieb über und kann so den Strom zu höheren Preisen verkaufen.

Das Problem bei der Windenergie ist, dass der Windstrom der ins Netz eingespeist werden kann sehr schwankt, weil er abhängig davon ist wie stark der Wind weht. Es muss aber immer so viel Strom auf dem Energiemarkt zur Verfügung stehen, dass der Grundbedarf gedeckt ist und darüber hinaus auch zu Spitzenlastzeiten die Stromnachfrage gedeckt werden kann. Hierbei spielen die Pumpspeicherkraftwerke eine wichtige Rolle, die ich Ihnen jetzt näher bringen möchte:

Wir stellen uns vor es wird zu einer Spitzenlast sehr viel Energie benötigt. Dann ist es möglich, das Wasser welches sich im Oberbecken befindet, über ein Einlaufwerk und über Druckrohrleitungen ins Maschinenhaus zu leiten. Wenn das Wasser also unten angekommen ist fließt es zur Turbine die dann einen Generator antreibt, der elektrische Energie erzeugt. Damit der erzeugte Strom auch ins Netz eingespeist werden kann, muss der Strom noch an die Netzspannung angeglichen werden, das übernimmt ein Transformator. Nachdem die Turbine dem Wasser die Energie entzogen hat fließt das Wasser in das Unterbecken.

Und wenn zu viel Strom zur Verfügung steht, z.B. in lastschwachen Zeiten, arbeitet das Pumpspeicherkraftwerk einfach genau entgegengesetzt wie oben beschrieben. Statt einer Kraftmaschine (Turbine) wird nun eine Arbeitsmaschine (Pumpe) eingesetzt. Die elektrische Maschine arbeitet jetzt nicht mehr als Generator sondern als Motor und treibt so die Pumpe an. Dadurch wird Wasser vom Unterbecken zurück ins Oberbecken gefördert.

Beim Umschaltvorgang vom Generator- in den Pumpbetrieb kann es zu großen Druckschwankungen kommen. Um diese auszugleichen gibt es in der Staumauer im Oberbecken ein Wasserschloss, welches die Schwankungen ausgleicht und so verhindert, dass keine Anlagenteile beschädigt werden.

Der Wirkungsgrad von Pumpspeicherkraftwerken liegt zwischen 70 – 80 Prozent. Das bedeutet von der Energie die benötigt wird um Wasser hoch zu pumpen können später rund 70% der Energie über den Generator zurück gewonnen werden. Sicherlich sind die Verluste nicht gerade gering, aber würde man jedes Mal Kraftwerke hoch und runterfahren um Strombedarfsspitzen auszugleichen, wären die Verluste viel größer.

Das Pumpspeicherkraftwerk Goldisthal ist das größte in Deutschland und befindet sich in Thüringen. Es wurde 2003 in Betrieb genommen und hat eine Gesamtnennleistung von 1060 Megawatt. Das Kraftwerk kann 8 Stunden volle Leistung liefern und kann so den Strombedarf von ungefähr 2,7 Millionen Durchschnittshaushalten decken. In der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten technischen Daten des Pumpspeicherwerks Goldisthal zusammengefasst: