Forschung: Pumpspeicherwerke im Flachland

Pumpspeicher sind derzeit die günstigste Lösung

Um die Schwankungen erneuerbarer Energiequellen wie der Windenergie abzufangen, werden in Bergregionen wie den deutschen Mittelgebirgen und den Alpen viele Pumpspeicherkraftwerke eingesetzt. Der überschüssige Strom wird benutzt, um Wasser in ein erhöhtes Becken zu pumpen. Wird dann zu einem späteren Zeitpunkt Strom benötigt, fließt das Wasser durch Strom erzeugende Turbinen wieder zu Tal. Dieses Verfahren gilt aktuell als die ausgereifteste und kostengünstigste Art der Energiespeicherung.

Was, wenn kein Berg da ist?

In Ländern wie den Niederlanden oder Belgien bietet die Landschaft nicht die großen Höhenunterschiede, die traditionell für Pumpspeicherkraftwerke erforderlich sind. Daher werde Lücken in der Stromversorgung durch erneuerbare Energien fast ausschließlich durch fossile Brennstoffe und Wärmekraftwerke geschlossen.

In der Batterieforschung gibt es zwar große Fortschritte, doch hinsichtlich Effizienz und Anfangskosten gelten Lithiumionenbatterien nicht als Speicheralternative. Ihre Lebensdauer steht verglichen mit der für die Herstellung benötigten Energie in einem deutlich schlechteren Verhältnis als bei Pumpspeicherkraftwerken.

Passende Technologie für geringe Höhen

Die Pumpen-Technologie soll daher auf den Betrieb bei niedrigeren Förderhöhen angepasst werden. Wir die Effizienz der Pumpen für den Pump- und den Turbinenbetrieb erhöht, kann die Technik auch in flacheren Gegenden eingesetzt werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts Alpheus entwickeln deshalb Forscherinnen und Forscher aus den Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik, Bauingenieurwesen und Fischökologie zwei neue Reversible-Pump-Turbine-Prototypen.

Die Forschungsdaten des Projekts sollen als Grundlage für die Konstruktion eines vollständigen 50 kW-Modells dienen, das sowohl die Turbine als auch die Stromgewinnungseinheit (Power take-off, PTO) umfasst. Diese Modelle werden dann im Wasserbaulabor des Leichtweiß-Instituts für Wasserbau an der TU Braunschweig unter realistischen Förderhöhen- und Strömungsbedingungen gemeinsam mit den Partnern getestet.

Die Ergebnisse des Modellversuchs werden in die Weiterentwicklung der mechanischen und elektrotechnischen Komponenten des Projekts zurückfließen, die auf die Auslegung eines 10-MW-Prototyps der RPT-Anlage abzielen. Zum Vergleich: 10 MW ist die Kapazität einer großen modernen Windkraftanlage.