FAQs zum Thema Pumpspeicherkraftwerke allgemein

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1 Was ist ein Pumpspeicherkraftwerk? Pumpspeicherkraftwerke nutzen seit den 1920er Jahren überschüssige elektrische Energie, um Wasser eine Steigung hinaufzubefördern. Wird Energie benötigt, lässt man das Wasser den Berg wieder hinunterfließen. In einem Wasserkraftwerk treibt es Turbinen und Generatoren zur Stromerzeugung an. Sie bestehen dabei aus einem höher gelegenen Speicherbecken (Oberbecken) und einem tiefergelegenen Speicherbecken (Unterbecken) und können künstlich sein (= technisches Bauwerk) oder wenn aus wasserwirtschaftlicher und ökologischer Sicht zulässig natürlichen Ursprungs (= Fluss oder See). Zu Zeiten, in denen ein "Überschuss" an elektrischer Energie vorhanden ist, wird Wasser über Pumpen durch Rohrleitungen in das hochgelegene Speicherbecken (Oberbecken) gepumpt. Dieses Oberbecken ist entweder natürlichen Ursprungs (z. B. See) oder entsteht durch Aufstauen durch eine Staumauer oder einen Staudamm. Es gibt Oberbecken, die ausschließlich durch Wasserpumpen gefüllt werden und solche, die auch durch natürlichen Zufluss gespeist werden. Der Wirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerks liegt bei ca. 75 Prozent, d. h. von 100 Prozent der zum Pumpen eingesetzten Energie stehen 75 Prozent als Strom wieder zur Verfügung. Wie funktioniert ein Pumpspeicherkraftwerk? Warum müssen wir Energie speichern? Der Wind bläst, die Sonne scheint je nach Laune der Natur Seite 1 von 8

2 Und welche Rolle spielen Pumpspeicherkraftwerke beim Ausbau der Erneuerbaren Energien bzw. warum eignen sich diese dafür besonders? wird aus Erneuerbaren Energien mal mehr, mal weniger Strom erzeugt. Doch was, wenn mehr Strom aus regenerativen Quellen gewonnen wird, als gerade benötigt wird? Die Anlagen werden vom Netz genommen, um eine Überlastung zu vermeiden. Der regenerativ erzeugte Strom verpufft ungenutzt. Möchte man die Energiewende schaffen und Energie vorwiegend aus regenerativen Quellen gewinnen, wird es darauf ankommen, diese Energie in großem Umfang zu speichern, um Angebot und Nachfrage optimal aufeinander abzustimmen und so die Schwankungen auszugleichen. Sehr große Kapazitäten, Strom in speicherbare Energieformen umzuwandeln, bieten die Pumpspeicherkraftwerke. Sie nutzen überschüssige Energie, um Wasser eine Steigung hinaufzubefördern. Wird Energie benötigt, lässt man das Wasser den Berg wieder hinunterfließen. In einem Wasserkraftwerk treibt es Turbinen zur Stromerzeugung an. Der Wirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerks liegt bei ca. 75 Prozent, d. h. von 100 Prozent der zum Pumpen eingesetzten Energie stehen 75 Prozent effizient und umweltfreundlich wieder zur Verfügung. Was sind die Vor und Nachteile von Eine hundertprozentige Prognose zur Höhe des voraussichtlichen Stromverbrauchs ist nicht möglich. Aus diesem Grund muss Strom auf Abruf also nach jeweiligem Bedarf verfügbar sein, oder kurzfristig zugekauft bzw. importiert werden. Da Pumpspeicherkraftwerke einem Energiedepot gleich kommen, senkt ihr Einsatz den Bedarf an importiertem Strom. Pumpspeicherkraftwerke sind kurzfristig steuerbar. Dagegen können Kern und fossile Kraftwerke aus physikalischen Gründen nicht nach Belieben hoch und runter gefahren werden, um die Schwankungen zwischen Stromerzeugung und verbrauch auszugleichen. Vorteile: Seite 2 von 8

3 Pumpspeicherkraftwerken? + momentan die effizienteste und kostengünstigste Art, große Leistungen und auch große Energiemengen mit derart hohem Wirkungsgrad von ca. 75 Prozent zu speichern + einzige Speichertechnologie, die für einen breit angelegten Einsatz schon genügend ausgereift ist + mit sechs bis acht Stunden Dauerleistung im Vergleich zu anderen Speichertechniken am effizientesten (Abhängig von der Auslegung des Pumpspeicherkraftwerkes) + auch nur als Stunden oder Tagesspeicher denkbar + eignen sich hervorragend zur Bereitstellung der Regelenergie, die kurzfristig notwendig ist um Schwankungen im Netzbetrieb auszugleichen. Hierfür ist die Kraftwerksleistung zu erhöhen oder zu senken (Minutenreserve = Bereitstellung im Viertel bis Halbstundenbereich möglich, Sekundärregelung = Bereitstellung im Minutenbereich machbar) Nachteile: kein Langzeitspeicher Eingriff in die Natur durch Flächenbedarf (Einfluss auf Tier und Pflanzenwelt sowie bedingt auf das Landschaftsbild) Wäre es aufgrund der Nachteile von Pumpspeicherkraftwerken nicht besser, alternativ die anderen Speichertechnologien weiter zu entwickeln und dann anzuwenden? Um die fluktuierenden erneuerbaren Energien wie Wind und Fotovoltaik langfristig im Netz zu integrieren, ist ein Mix aus verschiedenen Speichermedien notwendig. In diesem Mix spielen Pumpspeicherkraftwerke aus folgenden Gründen eine tragende Rolle: Pumpspeicherkraftwerke sind derzeit die effizienteste und kostengünstigste Art, große Leistungen und auch große Energiemengen mit einem Wirkungsgrad von ca. 75 Prozent zu speichern. Bei kürzeren Speicherzeiten sind sie im Vergleich zu anderen Speicherarten deutlich überlegen. Der Nachteil, dass sie keine Langzeitspeicher sind, wird Seite 3 von 8

4 sich mit den weiteren Forschungserkenntnissen verringern. Da es nur bedingt Möglichkeiten des Neu bzw. Ausbaus von Pumpspeicherkraftwerken gibt, werden parallel weitere Möglichkeiten zur Speicherung der elektrischen Energie benötigt. Eine Speichart ist uns schon lange vertraut: die Batterie. Neben großen und kleinen Batterien werden auch die Elektroautos als mobile Speicher zukünftig eine wichtige Rolle spielen. Druckluftspeicherkraftwerke sind eine weitere Möglichkeit: Hier wird Energie in Form von gepresster Luft gespeichert. Anstelle von Wasser wird in Druckluftspeicherkraftwerken ganz gewöhnliche Luft mit 70 bar Druck in unterirdische Hohlräume (Salzkavernen, Bergwerksstollen) gepresst und verdichtet. Steigt die Stromnachfrage, strömt die Luft aus den unterirdischen Kavernen, je nach Bedarf, zurück an die Oberfläche und treibt dabei einen Generator zur Stromerzeugung an. Eine weitere Technologie der Zukunft ist der Einsatz von Wasserstoff. Wasserstoffspeicherung kann als Langzeitspeicher sowohl technisch als auch wirtschaftlich die Kurzzeitspeicher Druckluft und Pumpspeicherkraftwerke ergänzen, steckt aber mit Stand 2012 erst noch in der Entwicklungs und Erprobungsphase. Einen ganz anderen Denkansatz verfolgen u. a. Stuttgarter Forscher. Ihr Ziel: mit überschüssiger Energie Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff spalten (Power to gas Technik). Das unter Zugabe von Kohlendioxid gewonnene Methan ließe sich problemlos ins Erdgasnetz einspeisen. Dort stünde es den Verbrauchern als Heiz und Kraftstoff zur Verfügung. Kurz bis mittelfristig halten die neuen Speichertechnologien im großflächigen Gebrauch in Sachen Wirkungsgrad und Kosteneffizienz gegenüber den Pumpspeicherkraftwerken jedoch nicht mit. Seite 4 von 8

5 Welche anderen Möglichkeiten gibt es, überschüssige Energie zu speichern? Nutzung von Batterien Eine Speichart ist uns schon lange vertraut: die Batterie. Strom wird im Kleinen als chemisch gebundene Energie gespeichert. Die Batterie kann klein z. B. an eine Fotovoltaik Anlage angeschlossen sein, bis hin zu großen Batterieanlagen. Batterien erreichen einen sehr hohen Wirkungsgrad, sind jedoch momentan (Stand 2012) sehr teuer und in ihrer Kapazität begrenzt. Bezüglich mobiler Speicher spielen Elektroautos zukünftig eine wichtige Rolle. Je mehr davon unterwegs sind, umso größer ist die Speicherkapazität. Erzeugen regenerative Anlagen mehr Energie als benötigt, kann das Auto an der Ladesäule den überschüssigen Strom aufnehmen. Steigt der Bedarf an Strom, geben die Fahrzeuge die Energie wieder ans Netz ab. Lithium Ionen Batterien, wie sie in E Autos verwendet werden, können mehr als doppelt so viel Energie speichern wie herkömmliche Batterien. Energie in Druckspeicherkraftwerken Auch Druckluftspeicherkraftwerke sind eine Möglichkeit: Hier wird Energie in Form von gepresster Luft gespeichert. Anstelle von Wasser wird in Druckluftspeicherkraftwerken ganz gewöhnliche Luft mit 70 bar Druck in unterirdische Hohlräume (Salzkavernen, Bergwerksstollen) gepresst und verdichtet. Steigt die Stromnachfrage, strömt die Luft aus den unterirdischen Kavernen, je nach Bedarf, zurück an die Oberfläche und treibt dabei einen Generator zur Stromerzeugung an. Weltweit (Stand 2012) sind aber erst zwei solcher Kraftwerke in Betrieb. Eine weitere Technologie der Zukunft ist der Einsatz von Wasserstoff. Power to gas Technik Hier wird das Ziel verfolgt, Wasser mit überschüssiger Energie in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Das unter Zugabe von Kohlendioxid gewonnene Methan ließe sich problemlos ins Erdgasnetz einspeisen. Dort stünde es den Verbrauchern als Heiz und Kraftstoff zur Verfügung. Seite 5 von 8

6 Steuerung der Stromerzeugung Nur bedingt zielführend ist der Ansatz, Stromerzeugung bei bisher ungesteuerten Kraftwerken (Blockheizkraftwerke, Biomasseanlagen) zu steuern. Damit kann zwar eine höhere Nachfrage ausgeglichen werden, die überschüssige Energie aber geht ungenutzt verloren. Steuerung der Stromnutzung Im Gegensatz zur bisherigen Herangehensweise, die Erzeugung an die Nachfrage anzupassen, steht die Steuerung der Nachfrage. Möglich wäre dies, indem man sich die Flexibilität von bisherigen Stromverbrauchern in Haushalten, Industrie und Gewerbe zunutze macht, aber auch von neuen Stromverbrauchern wie zum Beispiel der Elektromobilität. Als Speicher wären unter anderem Akkus von E Fahrzeugen oder auch Kältespeicher von Kühlhäusern denkbar. Ein entscheidender Nachteil dabei: Strom kann hier nur kurzfristig gespeichert werden. Europäisches Super Grid zur Energievernetzung Durch den Ausbau des so genannten Super Grid werden europäische Regionen so intelligent miteinander vernetzt, dass sich Flauten oder Überproduktionen bei regenerativen Energien gegenseitig ausgleichen. Der Bedarf Speichermöglichkeiten für überschüssige Energie bereithalten zu müssen nimmt dadurch zwar ab. Andererseits ist der Netzausbau ausgesprochen aufwändig. Ist der Bau von neuen Pumpspeicherkraftwerken überhaupt notwendig? Aus unserer Sicht ist der Bau von neuen Pumpspeicherkraftwerken als hocheffizientes, technisch etabliertes Regelkraftwerk notwendig, ja. Es ist u. E. derzeit die ausgereifteste Technologie zum Speichern von großen Mengen elektrischer Energie. Der Wirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerks besteht aus 75 Prozent von 100 Prozent der zum Pumpen eingesetzten Energie stehen 75 Prozent wieder zur Verfügung und ist damit sehr effektiv. Seite 6 von 8

7 Ein weiterer Pluspunkt ist sicher auch die Möglichkeit eines Schnellstarts. Bei gefülltem Oberbecken kann das Pumpspeicherkraftwerk schon binnen zwei Minuten volle Leistung abgeben, ohne dafür wertvollen Strom zu verbrauchen. Fällt der Strom komplett aus, liefert es anderen Kraftwerken die Energie, die sie zum Hochfahren benötigen. Hat der Bau von Pumpspeicherkraftwerken Einfluss auf die Natur? Wie bei jeder technischen Maßnahme findet ein begrenzter Eingriff in das Ökosystem statt, der bereits während des Genehmigungsverfahrens so gering wie möglich gehalten wird. Berücksichtigung finden dabei mehrere Aspekte: Negative Einflüsse werden bereits im Planungsprozess ausgeschlossen und schon im Vorfeld der eigentlichen Bauphase eine Minimierung des Eingriffs angestrebt. Selbstredend werden beispielsweise geschützte Bereiche wie Biotope sowie andere kritische Standorte schon in der Planung des baulichen Eingriffs nach Möglichkeit umgangen, bzw. der Eingriff minimiert. Naturschutz, Gewässer und Grundwasserschutz sowie Immissionsschutz werden nach Auswertung von zuvor durchgeführten Umweltverträglichkeitsstudien berücksichtigt. Zum Erhalt des vorgegebenen Landschaftsbildes werden Anlagen und Randgebiete entsprechend angepasst und begrünt. Dadurch ist eine weitestgehend naturgetreue Integration des baulichen Eingriffs gewährleistet. Durch die benötigte Druckrohrleitung dürfen keine Biotope beeinträchtigt werden, bzw. ist der Eingriff in die Biotope zu minimieren. Die Trasse muss darüber hinaus so gewählt werden, dass der Eingriff nur so klein wie unbedingt erforderlich ausfällt. Pumpspeicherkraftwerke sind nicht nur Störenfriede in der Natur. Vielmehr können sie sich dort auch nutzbringend integrieren. So werden sie zum Beispiel gerne von Enten als Seite 7 von 8

8 Zwischenlandeplatz genutzt. Damit größere Tiere den Pumpspeicherkraftwerken nicht zu nahe kommen können, werden die Becken eingezäunt. Kann es bei Pumpspeicherkraftwerken nach Fertigstellung zu Rohrbruch oder anderen Störungen kommen? Regelmäßige Kontrollen sowie durchgängige Überwachung zur Einhaltung der Sicherheitsanforderungen durch die zuständige Fachbehörde gewährleisten eine größtmögliche Sicherheit der Pumpspeicherkraftwerke. Die in Deutschland ausführlich dargelegten Regelwerke zu Sicherheitsanforderungen für Stauanlagen werden ständig angepasst und ergänzt. Grundlagen hierfür sind zum einen international durch Erfahrungen gewonnene Erkenntnisse, zum anderen Ergebnisse aus der Forschung. Werden Regelwerke verschärft, müssen auch die bereits bestehenden Anlagen baulich entsprechend nachgerüstet werden. Die bei uns strengen Vorschriften bieten große Sicherheit für Mensch und Umwelt, so dass in Deutschland bislang keine nennenswerten Zwischenfälle bekannt sind. Ein Sicherheitsmerkmal jedes Pumpspeicherkraftwerkes ist die vorgeschriebene Rohrbruchsicherung. Sollte es zu Rissen kommen, gestaltet sich der Prozess bis zu einem Bruch dadurch nur sehr langsam. Ein zusätzlicher Schutz entsteht unter der Erde durch den Bau selbst, da der Gegendruck von außen eine weitere Verringerung des Bruches bewirkt. Als weitere Maßnahme kann das Wasser sofort über Drainagen bis zum Leerlauf abgelassen werden. Was sind sinnvolle Standorte für den Bau von Pumpspeicherkraftwerken? Der ideale Standort für ein Pumpspeicherkraftwerk bietet hohe Fallhöhen und ausreichend Fläche für Ober und Unterbecken mit möglichst geringem Abstand dazwischen, so dass nur kurze Rohrleitungen benötigt werden. Seite 8 von 8

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